Chương I Vỉa 10 cánhBắc từ tuyến Ia đến tuyến IIa, vỉa than có cấu tạo phức tạp, tương đối ổn định, số lớp đá kẹp từ 1 4 lớp, chiều dày lớp đá kẹp từ 0,17 0,83m, trung bình 0,5m. Thành phần đá kẹp là sét kết phân lớp mỏng, độ cứng f = 2 4. Chiều dày vỉa than thay đổi từ 2,58 3,44m, trung bình 3,14m (chiều dày toàn vỉa). Than trong vỉa có tính tự cháy loại III, mức độ cháy trung bình.
Đá vách, trụ vỉa: Vách trực tiếp là bột kết tương đối rắn phân lớp mỏng tách lớp, đá nứt nẻ cao, chiều dày thay đổi từ 5,5 12,0m, trung bình 8,0m, thuộc loại ổn định trung bình. Vách cơ bản là đá cát kết phân lớp trung bình đến dày, rắn chắc, chiều dày thay đổi từ 45,2 90.5m, trung bình 70,5m, sập đổ trung bình. Trụ trực tiếp là sét kết xen kẹp các lớp than mỏng, tương đối mềm yếu, gặp nước dễ bị trương nở, bóc lớp gây bùng nền, bền vững trung bình. Khu vực được xếp loại siêu hạng về khí Mêtan.
Căn cứ theo kết quả thí nghiệm với 13 mẫu than được lấy tại vỉa 10 Cánh Bắc Công ty than Mạo Khê - TKV theo phương pháp phân loại than tự cháy của Ba Lan cho thấy: Học viên Nguyễn Văn Nhuận23Chuyên ngành Khai thác mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ than tại vỉa 10 cánh Bắc có khả năng tự cháy từ thấp đến trung bình và được xếp loại thuộc nhóm tự cháy II và III. Thời gian ủ nhiệt của 13 mẫu than dự tính khoảng từ 296 đến 655 ngày, kết quả tính toán thời gian ủ nhiệt trong phòng thí nghiệm có thể không sát với điều kiện thực tế trong quá trình sản xuất, bởi lẽ lượng than tồn tại trong khu vực phá hỏa và than nguyên khai chịu tác động của rất nhiều yếu tố khác như điều kiện địa chất, điều kiện kỹ thuật công nghệ, thông gió…tác động trực tiếp tới quá trình ôxy hóa của than. Do vậy, thời gian ủ nhiệt của các mẫu than trên chỉ mang tính chất tham khảo. Theo kết quả tổng hợp các sự cố liên quan đến than tự cháy ở Việt Nam từ năm 2004 đến nay: khai thác than hầm lò đã xảy ra 17 vụ.
Tất cả các vụ cháy đều xảy ra tại các mỏ có mức độ phân loại than tự cháy từ thấp đến trung bình (theo phân loại của Ba Lan). Điều này chứng tỏ, ngay cả với các vỉa than có tính tự cháy thấp đến trung bình vẫn có thể xảy ra cháy mỏ nếu trong quá trình khai thác không có các biện pháp phòng ngừa cháy nội sinh. Trên thực tế, trong quá trình khai thác tại vỉa 10 cánh Bắc TBII tầng -80/- 25 đã xảy ra cháy nội sinh. Do vậy, mặc dù qua kết quả thí nghiệm, than vỉa 10 cánh Bắc có tính tự cháy từ thấp đến trung bình.
Song, để đảm bảo an toàn trong quá trình đào lò và khai thác tại vỉa 10 cánh Bắc cần phải lập các giải pháp phòng ngừa cháy nội sinh cho phù hợp. Học viên Nguyễn Văn Nhuận24Chuyên ngành Khai thác mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Bảng 1. Tính toán xác định thời gian ủ nhiệt của 13 mẫu than tại vỉa 10 Cánh Bắc Học viên Nguyễn Văn Nhuận25Chuyên ngành Khai thác mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Chương2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG CHÁY HỢP LÝ TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA 10 CÁNH BẮC, MẠO KHÊ 1. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG, CHỐNG THAN TỰ CHÁY Ở MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.
Tổng hợp tình hình than tự cháy trên thế giới và Việt Nam. Các vụ cháy nội sinh thường gây ra các thiệt hại rất lớn. Mặc dù, hàng năm các vụ cháy nội sinh đều có xu hướng giảm về số lượng, song về mức độ nghiêm trọng, phức tạp của công tác khắc phục sự cố cháy nội sinh lại tăng lên. Hầu như tất cả các vụ cháy nội sinh đều có những diễn biến phức tạp bởi xuất hiện những ngọn lửa và nhiều tình huống nguy hiểm có thể dẫn đến cháy nổ.
Tần suất xảy ra các vụ cháy nội sinh trong các mỏ là khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện địa chất và chất lượng của vật liệu cách ly, cũng như quy mô các biện pháp phòng ngừa. Cháy nội sinh thường xảy ra ở các vị trí: các khu phá hỏa; khu vực bị phá hủy địa chất; khu vực đã kết thúc khai thác. Tổng hợp các sự cố cháy mỏ (do than tự cháy gây ra) xảy ra tại một số nước, như sau: - Các sự cố cháy xảy ra tại Nga: Trong khoảng thời gian từ năm 1998 đến 2012 có từ 2 32 vụ cháy nội sinh, xem bảng 2. Tổng hợp các vụ cháy nội sinh ở Nga Năm 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Số vụ 32 21 15 15 7 11 13 7 Năm 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 - Số vụ 5 5 4 2 6 6 4 - Các sự cố cháy xảy ra tại Trung Quốc: Khu vực phía Bắc Trung Quốc là nơi xảy ra nhiều vụ tự cháy: khu tự trị Xinjiang, Ningxia Hui và Nội Mông.
Các mỏ cháy nằm tập trung tại các khu vực núi Quinlin và Kunlun với 56 vụ cháy mỏ. Hiện nay, 8 mỏ đã được dập tắt, 2 mỏ được kiểm soát, có đám cháy kích thước đến 35km2 (khu vực Wuda thuộc Nội Mông). - Các vụ sự cố cháy xảy ra tại Nhật Bản: Nhật Bản đã xảy ra rất nhiều các vụ cháy nguyên nhân là do than tự cháy và gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng, xem bảng 2. Học viên Nguyễn Văn Nhuận26Chuyên ngành Khai thác mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Bảng 2.
Thống kê các vụ cháy, do than tự cháy tại Nhật Bản Người Bị Năm Tên mỏ Nguyên nhân chết thương Than tự cháy. Khắc phục bằng xây bịt Mojiri- tường chắn. Hàm lượng khí CH4 tăng cao 8/1951 6 19 Katsura dẫn tới nổ khí từ nguồn nhiêt của than tự cháy phía trong khu vực tường chắn. Mitsubishi- Oyubari 6/1955 5 40 Than tự cháy.
Trong quá trình xây dựng tường chắn để dập cháy, hàm lượng khí Mitsui- CH4 tăng cao dẫn tới nổ khí tại khu vực 6/1955 10 8 phá hỏa từ nguồn nhiệt của than tự cháy. Tagawa Sumitomo- 10/1955 5 8 Akabira Joban- Than tự cháy hình thành ngọn lửa. Công 3/1956 14 8 Banzaki nhân bị nhiễm độc khí CO. Than tự cháy.
Khắc phục xây dựng các tường chắn, hàm lượng khí CH4 tăng cao Mitsubushi- 12/1959 23 18 gây nổ khí phía trong khu vực tường chắn, Shinnyu và nổ khí trong quá trình cứu hộ từ nguồn nhiệt của than tự cháy. Than tự cháy. Khắc phục bằng xây dựng các tường chắn. Hàm lượng khí CH 4 tăng Yubai- 02/1965 62 18 cao gây nổ khí phía trong khu vực tường Ichiko chắn từ nguồn nhiệt của than tự cháy và công nhân bên ngoài bị ảnh hưởng.
Oshima 8/1966 5 6 Than tự cháy sinh ra khí CO. Công nhân bị nhiễm độc khí CO. Mitsui- 9/1967 7 287 Mikawa - Các vụ sự cố cháy xảy ra tại Ba Lan: Việc sản xuất than bitumminus tại Ba Lan luôn đi kèm với việc tạo ra các sản phẩm phụ, chất thải. Theo ước tính, để sản xuất ra một tấn than tại Ba Lan sẽ sản sinh 0,3 0,6 tấn chất thải.
Các chất thải nêu trên thông thường có lượng chất hữa cơ chiếm 8 10% nhưng cũng có thể tăng cao hơn nếu độ ẩm Học viên Nguyễn Văn Nhuận27Chuyên ngành Khai thác mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ đạt 30%. Các chất thải nêu trên thường được cách ly với không khí bằng các lớp phủ đất sét bằng vật liệu trơ như bột đá, tro, đất sét, bùn. Tuy nhiên, hiện tượng cháy vẫn xảy ra tại các khu vực này. Hiện nay, có một số khu vực đã được dập tắt.
- Các vụ sự cố cháy xảy ra tại Việt Nam: Trong khai thác than hầm lò tại Việt nam đã xảy ra một số vụ cháy được cho là do than có tính tự cháy tại các mỏ: Na Dương (Lạng Sơn), Phấn Mễ - Làng Cẩm, Khánh Hòa (Thái Nguyên), Khe Bố (Nghệ An), Khe Chuối - Công ty 91, Tràng Khê II, III - Công ty than Hồng Thái, Khánh Hòa. Các vỉa than ở vùng Quảng Ninh được đánh giá là ít có khả năng tự cháy nhưng trong thời gian gần đây đã xảy ra một số các vụ cháy tại Công ty than Hồng Thái -TKV (cũ), Công ty 91. và đầu năm 2017 là Công ty than Mạo Khê - TKV. Các vụ cháy tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây mất an toàn, khó kiểm soát và ảnh hưởng nhiều đến các hoạt động sản xuất gây thiệt hại kinh tế cho mỏ.
Thống kê các sự cố liên quan đến than tự cháy, xem bảng 2. Thống kê các sự cố liên quan đến than tự cháy tại Việt Nam TT Ngày/ Tên mỏ Vị trí phát hiện Hiện tượng tháng/năm Lò chợ +200/+280 Vỉa 1 24/05/2004 Hồng Thái Cháy vỉa than 24 Khu Tràng Khê II Lò chợ +200/+240, 2 17/05/2005 Hồng Thái +240/+280 Cánh Tây Vỉa Cháy vỉa than 24 Khu Tràng Khê II MỏKhe Vỉa 5 mức +370/+413 3 28/01/2007 Chuối Xuất khí độc CO Khu Trung Tâm Công ty 91 Mỏ Khe Vỉa 5 mức +370/+413 4 13/08/2007 Chuối Xuất khí độc CO Khu Trung Tâm Công ty 91 Mỏ Khe Vỉa 5 mức +370/+413 5 08/05/2008 Chuối Xuất khí độc CO Khu Trung Tâm Công ty 91 IIK170 lò DVTG mức 6 04/06/2008 Hồng Thái Cháy vỉa than +126 Vỉa 24 Cánh Tây Lò chợ +30/+126 Vỉa 7 06/05/2009 Hồng Thái Cháy vỉa than 24T Nóc lò, phát hiện 04/05/2011 Khánh Hòa Lò DV chính -51 8 điểm cháy đỏ Học viên Nguyễn Văn Nhuận28Chuyên ngành Khai thác mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Giếng nghiên mức -87/- Nóc lò, phát hiện 29/05/2011 Khánh Hòa 9 183 vỉa 16 điểm cháy đỏ Xuất khí độc CO Lò dọc vỉa mức -58 vỉa 10 29/06/2011 Khánh Hòa và nhiệt độ tăng 16 đến 60oC Mỏ Khe 11 12/06/2011 Vỉa 5 mức +370/LV Xuất khí độc CO Chuối Lò dọc vỉa mức -138 vỉa Nóc lò, phát hiện 03/03/2012 Khánh Hòa 12 16 điểm cháy đỏ XV -150 Vỉa 12 Tràng Nóc lò, phát hiện 05/11/2013 Uông Bí 13 Khê điểm cháy đỏ DV +30, vỉa 10, Tràng 14 11/02/2015 Hồng Thái Cháy vỉa than Khê II 15 17/01/2017 Mạo Khê Vỉa 10 TBII -80/-25 Xuất khí CO Nóc lò, phát hiện 16 21/10/2018 Mạo Khê Vỉa 10 TBII -80/-25 điểm cháy đỏ 1. Một số giải pháp kỹ thuật công nghệ dự báo, phòng ngừa và kiểm soát tự cháy của các nước trên thế giới và Việt Nam.