Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu ảnh hưởng và các biện pháp giảm thiểu tác động của bụi đối với công nhân trong mỏ than hầm lò tỉnh quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
•

•

•

LÊ VĂN MẠNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP
GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG CỦA BỤI ĐỐI VỚI CÔNG NHÂN
TRONG MỎ THAN HẦM LÒ TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIÉN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
•

•

•

LÊ VĂN MẠNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP
GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG CỦA BỤI ĐỐI VỚI CÔNG NHÂN
TRONG MỎ THAN HẰM LÒ TỈNH QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 9520603

LUẬN ÁN TIÉN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học
PGS. TS Trần Xuân Hà

Hà Nội - 2018


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các kết
quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 11 tháng 5 năm 2018
Tác giả luận án

Lê Văn Mạnh


ii

MỤC LỤC
Tên gọi
r r

TT

¿V

•

MỞ ĐẦU
Chương 1 Tổng quan về bụi và ảnh hưởng của bụi mỏ đến khả

Trang
01
07

năng mắc bệnh ở người lao động
1.1

Những hiểu biết chung về bụi mỏ

07

1.1.1

Khái niệm về bụi mỏ và cách phân loại

07

1.1.2

Nồng độ bụi và cách xác định

10

1.1.3

Các nguồn tạo bụi ở mỏ than hầm lò

14

1.1.4

Các thông số đặc trưng cho nguồn tạo bụi

16

1.2

Tổng quan về ảnh hưởng của bụi đối với sức khỏe người

16

lao động ở mỏ than hầm lò trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1

Trên thế giới

16

1.2.2

Ở Việt Nam

18

1.3

Kết luận Chương 1

19

Chương 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe người

21

lao động ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
2.1

Đặc điểm chung về vùng than Quảng Ninh

21

2.1.1

Vị trí địa lý

21

2.1.2

Khí hậu

22

2.1.3

Kinh tế - xã hội

22

2.1.4

Tài nguyên than

23

2.2

Đặc điểm về khai thác than hầm lò

24

2.2.1

Tổng quan về khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh

24

2.2.2

Hiện trạng công nghệ khai thác than và đào lò vùng

27

Quảng Ninh
2.3

Tính chất của bụi than, bụi đá ở mỏ than hầm lò vùng

35

Quảng Ninh
2.3.1

Các tính chất vật lý của bụi than, bụi đá

35

2.3.2

Tính độc hại của bụi than, bụi đá

38


iii

2.4

Hiện trạng mức độ ô nhiễm bụi trong mỏ than hầm lò

38

2.4.1

Lựa chọn phương pháp đo bụi

39

2.4.2

Mức độ bụi trong không khí các lò chợ

41

2.4.3

Mức độ bụi ở các gương lò cụt

49

2.4.4

Chuyển đổi nồng độ bụi hô hấp sang bụi toàn phần theo

55

Quy chuẩn QCVN01:2011/BCT
2.4.5

Mức độ bụi trong đường lò vận tải và ở các khu vực khác

57

2.5

Nghiên cứu ảnh hưởng của bụi đối với sức khỏe người

57

lao động trong mỏ than hầm lò
2.5.1

Ảnh hưởng của bụi mỏ đối với sức khỏe người lao động

57

ở mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
2.5.2

Tình hình bụi phổi ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng

61

Ninh
2.6

Kết luận Chương 2

Chương 3 Nghiên cứu đề xuất các phương pháp chống bụi hợp

78
80

lý áp dụng cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
3.1

Các phương pháp chống bụi được áp dụng trong mỏ

80

than hầm lò trên thế giới và ở Việt Nam
3.1.1

Các phương pháp chống bụi trong mỏ than hầm lò trên

80

thế giới
3.1.2

Các phương pháp chống bụi được áp dụng ở các mỏ

93

than hầm lò Việt Nam
3.2

Nghiên cứu đề xuất phương pháp chống bụi hợp lý cho

97

các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
3.2.1

Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp chống bụi hợp lý

97

cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
3.2.2

Lựa chọn phương pháp chống bụi

98

3.2.3

Xây dựng cơ sở thực tiễn và lý thuyết của chống bụi bằng

99

phương pháp phun sương mù tuần hoàn áp suất cao
3.3

Kết luận Chương 3

112


iv

Chương 4. Áp dụng thử nghiệm phương pháp

114

chống bụi bằng phun sương mù tuần hoàn áp suất
cao sử dụng vòi phun tia ngang trong các đường lò
vận tải than tại Công ty than Mạo Khê
Lập mô hình thử nghiệm các thông số làm việc của tổ

114

hợp Ejectơ (phun tuần hoàn)
Sơ đồ nguyên lý của tổ hợp Ejectơ

114

Tổ hợp Ejectơ

115

Các thông số kỹ thuật

117

Lựa chọn vị trí, khoảng cách lắp đặt các tổ hợp Ejectơ

117

trong các đường lò vận tải
Lựa chọn vị trí lắp đặt các tổ hợp Ejectơ trong các

117

đường lò vận tải
Lựa chọn khoảng cách lắp đặt các tổ hợp Ejectơ trong

119

các đường lò vận tải
Thiết kế thi công hệ thống chống bụi bằng phun sương

120

mù tuần hoàn áp suất cao sử dụng vòi phun tia ngang
Thiết kế thi công hệ thống chống bụi

120

Công tác vận hành hệ thống

128

Hiệu quả chống bụi của hệ thống phun sương

128

Lựa chọn vị trí, máy đo và phương pháp đo nồng độ bụi

128

trước và sau khi áp dụng phương pháp chống bụi
Kết quả thử nghiệm phương pháp chống bụi

130

Lập quan hệ giữa thực nghiệm và lý thuyết

131

Đánh giá hiệu quả chống bụi

132

Kết luận Chương 4

132

Kết luận và kiến nghị

134

Danh mục các công trình công bố của tác giả

137

Tài liệu tham khảo

138


v

DANH MỤC CHỮ VIÉT TẮT
TT

Chữ viết tăt

Giải nghĩa chữ viết tăt

1

BPS

Bệnh bụi phổi silic

2

TCCP

Tiêu chuân cho phép

3

TNHH-MTV

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

4

PGS.TS

Phó Giáo sư, Tiến sĩ

5

PQĐ

Phó Quản đốc

6

QCVN

Quy chuân Việt Nam

7

TCVN

Tiêu chuân Việt Nam

8

TKV

Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam

9

TCVSCP

Tiêu chuân vệ sinh cho phép

10 GS

Giám sát

11 KTKT

Kinh tế, kỹ thuật

12 DVPT

Lò dọc vỉa phân tầng

13 NN

Ngang nghiêng

14 ZRY

Giàn mềm loại ZRY

15 2ANSH

Tổ hợp giàn chống loại 2ANSH

16 CGH

Cơ giới hóa

17 GK,GX

Giá khung, giá xích

18 GTL

Giá thủy lực

19 TLĐ

Thủy lực đơn

20

PHBĐ

Phá hỏa ban đầu

21

CBSX

Chuân bị sản xuất

22

XDCB

Xây dựng cơ bản

23

Thời gian

24

TTg
TCCP

Tiêu chuân cho phép

25

CTCP

Công ty cổ phần

26

TNHH MTV

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

27

HL

Hầm lò


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT

r r i /V

1

*?

1

• /V

Tên bảng biêu

Trang

Bảng 1.1

Giới hạn nồng độ bụi cho phép

8

Bảng 1.2

Nồng độ bụi tối đa cho phép bụi hạt

9

Bảng 1.3

Nồng độ tối đa cho phép bụi trọng lượng

9

Bảng 2.1

Bảng tổng hợp trữ lượng than phân theo khu vực

24

Bảng 2.2

Dự án đầu tư khai thác một số mỏ hầm lò lớn (trên 1 triệu

25

tấn) vào sản xuất
Bảng 2.3

Một số chỉ tiêu KTKT cơ bản của một số loại hình công

29

nghệ khai thác các vỉa dốc thoải đến nghiêng
Bảng 2.4

Một số chỉ tiêu KTKT cơ bản của một số loại hình công

30

nghệ khai thác các vỉa dốc nghiêng đến dốc đứng
Bảng 2.5

Sản lượng theo các loại hình công nghệ khai thác hầm lò

31

của Tập đoàn năm 2016, kế hoạch năm 2017
Bảng 2.6

Bảng 2.7
Bảng 2.8

Khối lượng lò than và lò đá đã đào và phải đào từ năm 2010
đến năm 2020
Hàm lượng SiO2 tự do trong thành phân thạch học theo địa
tầng vùng Quảng Ninh
Bảng chỉ tiêu cơ lý thạch học vách, trụ các vỉa than

33

35
36

Kết quả đo bụi hô hấp thực tế ca làm việc trong lò chợ khu
Bảng 2.9

3, vỉa 10, mức -100/-70 (đo máy điện tử SIBATA LD1,

43

Nhật Bản)
Nồng độ bụi hô hấp trong các công đoạn của ca sản xuất
Bảng 2.10

lò chợ khu 3, vỉa 10, mức -100/-70 và thời gian của các

44

công đoạn đó
Bảng 2.11

Kết quả đo bụi hô hấp thực tế ca làm việc trong lò chợ vỉa 8,

46


vii

cánh Đông mức -150/-80 (đo máy điện tử SIBATA LD1,
Nhật Bản)

Nồng độ bụi hô hấp trong các công đoạn của ca sản xuất
Bảng 2.12

lò chợ vỉa 8, cánh Đông mức -150/-80 và thời gian của các

47

công đoạn đó
Bảng 2.13

Kết quả đo bụi hô hấp thực tế ca làm việc trong lò chợ vỉa
9B, cánh Đông mức -150/-80 (đo máy điện tử SIBATA

48

LD1, Nhật Bản)
Nồng độ bụi hô hấp trong các công đoạn của ca sản xuất
Bảng 2.14

lò chợ vỉa 9B, cánh Đông mức -150/-80 và thời gian của

49

các công đoạn đó
Kết quả đo bụi hô hấp thực tế ca đào lò xuyên vỉa đá từ
Bảng 2.15

khu 3, vỉa 11 sang khu 3, vỉa 10 (đo máy điện tử hiện số

51

EPAM 5000 Mỹ)
Nồng độ bụi hô hấp trong các công đoạn của ca đào lò
Bảng 2.16

xuyên vỉa đá -150 từ khu 3, vỉa 11 sang khu 3, vỉa 10 và

53

thời gian của các công đoạn đó
Kết quả đo bụi hô hấp thực tế ca đào lò dọc vỉa đá, mức
Bảng 2.17

-150, vỉa 8, cánh Đông (đo máy điện tử hiện số EPAM

54

5000 Mỹ)
Nồng độ bụi hô hấp trong các công đoạn của ca đào lò dọc
Bảng 2.18

vỉa đá, mức -150, vỉa 8, cánh Đông và thời gian của các

55

công đoạn đó
Bảng 2.19

Bệnh bụi phổi năm 2011 (tính đến hết ngày 31/12/2011)

62

Bảng 2.20

Bệnh bụi phổi năm 2012 (tính đến hết ngày 31/12/2012)

63

Bảng 2.21

Bệnh bụi phổi năm 2013 (tính đến hết ngày 31/12/2013)

65


viii

Bảng 2.22

Bảng 2.23

Bảng tính kết quả đo nồng độ bụi trung bình ca sản xuất
theo các công đoạn làm việc trong lò chợ
Bảng tính kết quả đo nồng độ bụi trung bình theo các công

71

72

đoạn của ca đào lò đá

Bảng 4.1

Bảng tổng hợp vật tư các hệ thống chống bụi

125

Kết quả đo bụi tuyến băng tải giếng chính mức -25/+30 và
Bảng 4.2

lò nghiêng băng tải -150/-34, Công ty than Mạo Khê

130


ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TT

Tên hình vẽ

Trang

Hình 1.1

Máy lây mâu bụi có phin lọc băng giây

11

Hình 1.2

Hình dáng chung của máy lây mâu bụi với màng lọc

11

Hình 1.3

Hình dáng chung của máy lây mâu bụi với màng lọc

11

Hình 1.4

Máy đo bụi Tidalometru của hãng Erust Leitz, Wetzlar

12

Hình 1.5

Máy đo bụi mịn trọng lượng

12

Hình 1.6

Nguyên lý làm việc của máy đêm bụi

13

Hình 1.7

Sơ đồ mặt cat đứng của máy đêm bụi VEB Carl Zeiss Jena

14

Hình 1.8

Máy đêm bụi VEB carl Zeiss Jena

14

Hình 2.1

Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Quảng Ninh

21

Hình 2.2

Hình ảnh người công nhân làm việc ở lò chợ

59

Hình 2.3

Hình ảnh người công nhân làm việc ở lò chuân bị

60

Hình 2.4

Hình ảnh người công nhân làm ở mỏ than hầm lò khi ra lò

60

Hình 2.5

Bệnh bụi phổi Công ty than Mạo Khê năm 2011

61

Hình 3.1

Sơ đồ công nghệ làm âm khối than khi khoan từ lò vận

80

chuyển lên lò thông gió
Hình 3.2

Sơ đồ công nghệ nén nước vào lỗ khoan đường kính lớn,

81

thẳng góc với lò chợ
Hình 3.3

Phương pháp tạo màn sương, khi thông gió đây và thông

82

gió hỗn hợp
Hình 3.4

Nạp bua cho lỗ mìn băng nước

83

Hình 3.5

Chống bụi nhờ phun sương tự động khi toa goòng chât tải

84

Hình 3.6

Chống bụi băng phun sương tự động khi băng chuyên chât tải

84

Hình 3.7

Chống bụi băng phun nước áp suât cao cho combai khâu than

85

Hình 3.8

Sơ đồ phun nước khi di chuyển mảng chống loại ngăn che

86

Hình 3.9

Chống bụi băng phun nước áp suât cao cho combai đào lò

86

Hình 3.10

Sơ đồ công nghệ hút bụi khi khoan của hãng Hemscheidt-

88


x

Kốnigsborn (Đông Đức cũ)
Hình 3.11

Sơ đồ công nghệ chống bụi băng thiết bị hút bụi di động

89

Hình 3.12

Sơ đồ công nghệ chống bụi sử dụng bọt khi đào lò

90

Hình 3.13

Tổ hợp Ejecto chống bụi

96

Hình 3.14

Tổ hợp Ejecto chống bụi

96

Hình 3.15

Các giai đoạn vận động trong quá trình kết dính

102

Hình 3.16

Đồ thị thay đổi hệ số khử bụi

106

Hình 3.17

Sơ đồ chuyên động của không khí và hạt nước trong khu

107

vực tiết diện đường lò
Hình 3.18

Sơ đồ hoạt động trong tia phun

110

Hình 4.1

Sơ đồ của hệ thống tổ hợp Ejectơ

115

Hình 4.2

Hình dáng chung tổ hợp Ejecto

115

Hình 4.3

Khi tổ hợp Ejecto hoạt động

116

Hình 4.4

Tổ hợp Ejecto

116

Hình 4.5

Hệ thống chống bụi số 1 tuyến băng tải giếng chính mức -

121

25/+30 và lò nghiêng băng tải -150/-34
Hình 4.6

Hệ thống chống bụi số 2 tuyến băng tải giếng chính mức -

122

150/+17 và lò nghiêng băng tải
Hình 4.7

Hệ thống chống bụi số 3 vỉa 1 CB mức -76

123

Hình 4.8

Hệ thống chống bụi số số 4 vỉa 10 Đông CB mức -25

124

Hình 4.9
Hình 4.10

Vị trí đặt tổ hợp Ejecto
Bê xử lý nước thải, cung cấp nước cho hệ thống tổ hợp

127
127

Ejecto
Hình 4.11

Máy đo bụi điện tử Sibata LD-3 model LD-3B Nhật Bản

129

Bảng 4.12

Quan hệ giữa đường cong thực nghiệm và đường cong hồi

132

quy hiệu quả chống bụi khi các tổ hợp Ejectơ hoạt động


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2020, định hướng đến năm
2030 được chỉ rõ, việc phát triển ngành Than phải trên cơ sở khai thác, chế
biến, sử dụng có hiệu quả và tiết kiệm nguồn tài nguyên than của đất nước
theo hướng bền vững, hiệu quả, đồng bộ đáp ứng tối đa nhu cầu than phục vụ

sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.
Phát triển ngành than gắn liền với bảo vệ, cải thiện môi trường sinh thái
vùng than; đóng góp tích cực vào sự phát triển kinh tế - xã hội và củng cố an
ninh, quốc phòng trên địa bàn, đặc biệt là vùng than Quảng Ninh; đảm bảo an
toàn trong sản xuất.
Theo Quy hoạch điều chỉnh phát triển ngành than Việt Nam đến năm
2020, có xét triển vọng đến năm 2030 được Thủ tướng Chính phủ phê đuyệt
tại Quyết định số 403/QĐ-TTg,ngày 14 tháng 03 năm 2016: Sản lượng than
sản xuất toàn ngành trong các giai đoạn của quy hoạch, 41 - 44 triệu tấn vào
năm 2016; 47 - 50 triệu tấn vào năm 2020; 51 - 54 triệu tấn vào năm 2025 và
55 - 57 triệu tấn vào năm 2030. Trong đó bể than sông Hồng giai đoạn 2021 2030 thực hiện dự án thử nghiệm, làm cơ sở cho việc đầu tư phát triển mỏ với
quy mô công nghiệp; phấn đấu đạt sản lượng than thương phẩm (quy đổi)
khoảng 0,5 - 1,0 triệu tấn vào năm 2030 [4].
Theo dự kiến đến năm 2017, khai thác lộ thiên vùng Hòn Gai sẽ kết thúc
còn Cẩm Phả sản lượng sẽ giảm dần do việc khai thác lộ thiên không còn hiệu
quả. Để đảm bảo sản lượng than thì khai thác than hầm lò phải cân đối bù đắp
phần thiếu hụt do giảm sản lượng khai thác lộ thiên. Do vậy, sản lượng than
hầm lò hiện nay chiếm khoảng 40% sẽ tăng lên đến 80% vào năm 2025. Việc
tăng sản lượng than hầm lò dẫn đến mở rộng, xuống sâu các mỏ hiện có và
mở thêm các mỏ mới kéo theo nhiều đường lò phải đào và nhiều lò chợ mới


2

sẽ được bổ sung trong đó có nhiều lò chợ cơ giới hóa đồng bộ. Với quy mô
khai thác và đào lò như vậy sẽ phát sinh một lượng bụi mỏ lớn do quá trình
khoan nổ mìn, xúc bốc vận tải, khấu than cơ giới hóa đồng bộ trong mỏ.
Điều kiện làm việc trong mỏ hầm lò nặng nhọc, nóng ẩm, khí độc hại
nhất là bụi mỏ sẽ làm tăng khả năng mắc bệnh nghề nghiệp, ảnh hưởng đến
sức khỏe của công nhân làm việc trong mỏ. Hiện nay số người mắc bệnh bụi

phổi trong khai thác than hầm lò hiện đang làm việc vùng Quảng Ninh là
1.228 người trong tương lai sẽ lên tới trên 1.400 người nếu không có phương
pháp chống bụi hiệu quả.
Bụi mỏ là nguyên nhân sinh ra các bệnh nghề nghiệp như: Bụi phổi,
hen phế quản, mắt, tai mũi họng, ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động và
chất lượng cuộc sống cộng đồng.
Người lao động sau khi mắc bệnh nghề nghiệp được cải thiện môi
trường chỉ mới đạt 30,47% còn đa số vẫn tiếp tục làm việc trong môi trường
cũ. Các chi phí cho người lao động trong việc phát hiện và điều trị bệnh nghề
nghiệp chủ yếu là các chi phí cho các chi phí y tế, còn hỗ trợ người bị bệnh
nghề nghiệp không có, tuy nhiên số người bị giảm thu nhập chiếm 18% [8].
Để hạn chế ô nhiễm môi trường do bụi mỏ không còn con đường nào khác là
phải áp dụng các biện pháp tổng hợp để chống bụi, đưa nồng độ bụi về tiêu
chuẩn tối đa cho phép bảo vệ sức khỏe cho người lao động làm việc lâu dài
trong mỏ tránh gánh nặng cho xã hội về hao hụt nguồn nhân lực có tay nghề
cao và chăm sóc y tế khi không còn làm việc trong mỏ.
Vì vậy Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng và các biện pháp giảm thiểu tác
động của bụi đối với công nhân trong mỏ than hầm lò tỉnh Quảng Ninh”
mang cấp thiết, đáp ứng yêu cầu về phát triển bền vững khai thác than hầm lò
vùng Quảng Ninh, hạn chế tối đa bệnh nghề nghiệp do bụi phổi, bảo đảm sức
khỏe cho người lao động và chất lượng cuộc sống cộng đồng.


3

2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Đánh giá mức độ ảnh hưởng của bụi mỏ phát sinh trong quá trình khai
thác đến tỷ lệ mắc bệnh bụi phổi của công nhân lao động tại các mỏ than hầm
lò vùng Quảng Ninh và đề xuất các phương pháp chống bụi hợp lý nhằm
giảm nồng độ bụi xuống mức tối đa cho phép theo “Quy chuẩn Kỹ thuật quốc

gia về an toàn trong khai thác than hầm lò QCVN 01:2011/BCT”
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Ảnh hưởng của bụi mỏ đến sức khỏe công nhân
lao động trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh và lựa chọn được các
phương pháp chống bụi hợp lý.
- Phạm vi nghiên cứu: Các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về bụi và ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe người lao động.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe công nhân các mỏ than
hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Nghiên cứu đề xuất các phương pháp chống bụi hợp lý áp dụng cho các
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Áp dụng thử nghiệm phương pháp phun sương áp suất cao sử dụng vòi
phun tia ngang cho các đường lò vận tải than chính ở Công ty than Mạo Khê.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp khảo sát, tổng hợp và kế thừa các tài liệu.
- Phương pháp phân tích, thống kê và phương pháp đồ thị.
- Phương pháp mô hình hóa.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1. Ý nghĩa khoa học


4

- Đánh giá được ảnh hưởng của bụi mỏ trong khai thác than hầm lò đến
nguy cơ mắc bệnh bụi phổi của công nhân lao động vùng Quảng Ninh.
- Xác định được thời gian làm việc tối đa của công nhân làm việc trong
mỏ than hầm lò do ô nhiễm bụi mỏ.

- Nghiên cứu cơ chế hoạt động của dòng tia phun ba pha: Rắn (bụi), lỏng
(nước), không khí khi tổ hợp ejecto làm việc dưới áp suất 0,5 - 1Mpa để đảm
bảo hiệu quả chống bụi của chùm tia phun ngang ra khỏi vòi phun.
-

Đề xuất được các phương pháp chống bụi hợp lý cho các mỏ than

hầm lò vùng Quảng Ninh và áp dụng phương pháp chống bụi bằng phun
sương mù áp suất cao sử dụng vòi phun tia ngang ở các đường lò vận tải tập
trung của Công ty than Mạo Khê đạt kết quả khả quan.
6.2.Ý nghĩa tực tiễn
Lần đầu tiên áp dụng phương pháp chống bụi bằng phun sương mù tuần
hoàn áp suất cao (Ejectơ) sử dụng vòi phun tia ngang ở các đường lò vận tải
tại Công ty than Mạo Khê, góp phần cải thiện điều kiện làm việc của công
nhân. Kết quả đạt được có khả năng áp dụng cho các mỏ than hầm lò vùng
Quảng Ninh.
7. Các luận điểm bảo vệ
1. Tỷ lệ công nhân mắc bệnh bụi phổi trong ngành than chiếm tỷ lệ cao
trong tổng số mắc bệnh nghề nghiệp, trong đó công nhân ở mỏ hầm lò chiếm
tới 70% trong số này.
2. Xác định được thời gian mắc bệnh nghề nghiệp do bụi phổi liên quan
đến vị trí làm việc, thời gian lâu dài tiếp xúc với bụi mỏ của người lao động
khi không được chống bụi triệt để như hiện nay.
3. Để giảm thiểu nồng độ bụi trong không khí tại các vị trí làm việc ở các
mỏ than hầm lò đến giới hạn tối đa cho phép phải áp dụng tổng hợp các
phương pháp chống bụi. Phương pháp chống bụi bằng phun sương mù tuần


5

hoàn áp suất cao sử dụng vòi phun tia ngang cho các đường lò vận tải là
phương pháp hợp lý nhất.
4. Kết quả áp dụng phương pháp phun sương mù tuần hoàn áp suất cao ở
một số hệ thống chống bụi cho các đường vận tải than, đá tập trung ở mỏ than
Mạo Khê đã làm giảm nồng độ bụi xuống mức tối đa cho phép.
5. Điểm mới của luận án
- Xác định được thời gian làm việc tối đa của công nhân khai thác lò chợ và
đào lò đá tiếp xúc lâu dài với bụi mỏ trong điều kiện các mỏ than hầm lò. Vùng
Quảng Ninh khi khai thác than lò chợ là 15 năm và khi đào lò đá là 8 năm.
- Bổ sung cơ sở lý thuyết về cơ chế vận động dòng ba pha của các phần
tử hạt bụi (rắn), nước (lỏng), không khí trong tổ hợp chống bụi bằng phun
sương mù tuần hoàn áp suất cao sử dụng vòi phun tia ngang áp dụng để chống
bụi cho các đường lò vận tải than. Xác định được khoảng cách chùm tia phun.
Hoạt động hiệu quả sau khi ra khỏi vòi phun là 1,3 m và lưu lượng gió tuần
hoàn trong vùng làm việc của ejectơ là 35,02 m3/phút.
9. Các công trình đã công bố
Tác giả của luận án đã công bố 02 bài báo trên tạp chí chuyên ngành khai
thác mỏ tại Hội thảo khoa học của Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam,
01 bài báo công bố một phần kết quả của luận án tại hội thảo khoa học của Hội
mỏ Việt Nam.
10. Khối lượng và kết cấu luận án
Nội dung luận án được trình bày trong 143 trang đánh máy vi tính khổ
A4 với 28 bảng biểu, 43 hình vẽ.
Luận án kết cấu gồm:
Phần mở đầu
Chương 1. Tổng quan về bụi và ảnh hưởng của bụi mỏ đến khả năng
mắc bệnh ở người lao động


6

Chương 2. Nghiên cứu ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe công nhân các
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
Chương 3. Nghiên cứu đề xuất các phương pháp chống bụi hợp lý áp
dụng cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
Chương 4. Áp dụng thử nghiệm phương pháp chống bụi bằng phun
sương mù tuần hoàn áp suất cao sử dụng vòi phun tia ngang trong các đường
lò vận tải than tại Công ty than Mạo Khê
Phần kết luận và kiến nghị
11. Lời cảm ơn
Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tới các thầy, cô, Ban
Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lò
Trường Đại học Mỏ - Địa chất, đặc biệt là thầy PGS.TS Trần Xuân Hà đã
hướng dẫn và gúp đỡ tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu.
Nghiên cứu sinh cám ơn sự quan tâm, tạo điều kiện và giúp đỡ của Cục
Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Bắc, Bộ Tài nguyên Môi trường để
Nghiên cứu sinh hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu của mình.
Nghiên cứu sinh cám ơn các ý kiến đóng góp quý báu của các thầy
công tác tại Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, các nhà khoa học về
khai thác mỏ, Y học lao động, Môi trường của Bệnh viện Than TKV và tỉnh
Quảng Ninh, các Công ty than: Hà Lầm, Mạo Khê, Vàng Danh, Quang Hanh,
Dương Huy, Khe Chàm và Công ty 35, Công ty 86 Tổng công ty Đông Bắc.
Nhân dịp này, cho phép nghiên cứu sinh gửi lời cảm ơn gia đình đã
giúp đỡ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.


7

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA BỤI MỎ
ĐẾN KHẢ NĂNG MẮC BỆNH Ở NGƯỜI LAO ĐỘNG

1.1. Những hiểu biết chung về bụi mỏ
1.1.1. Khái niệm về bụi mỏ và cách phân loại
1. Bụi mỏ
Bụi trong môi trường lao động là bụi phát sinh từ quá trình sản xuất.
Bụi là một tập hợp nhiều phần tử có kích thước nhỏ bé và tồn tại lâu trong
không khí dưới dạng bụi bay lơ lửng, bụi lắng và các hệ khí dung như: Hơi,
mù, khói được hình thành từ sự vỡ vụn của vật chất do lực tự nhiên hoặc do
quá trình sản xuất gây ra.
Bụi có kích thước > 10^m có thể trông thấy bằng mắt thường, rơi theo
định luật Newton.
Bụi có kích thước 0,1-10^m tồn tại ở dạng sương mù, nhìn thấy bằng
kính hiển vi thường, rơi theo định luật Stock, đa số lơ lửng trong không khí.
Bụi siêu hiển vi có kích thước d < 0,1 ^m ở dưới dạng khói, ở dạng lơ
lửng chuyển động Brown nhìn thấy ở kính hiển vi phóng đại lớn.
Khi bụi xâm nhập vào đường hô hấp:
- Loại < 0,1^m vào phổi dễ dàng, ít bị giữ lại.
- Loại 0,1 - 5^m vào phổi dễ dàng, bị giữ lại ở phổi nhiều nhất chiếm
90% tổng lượng bụi bị giữ lại ở phổi, nguy hiểm nhất là loại bụi có kích thước
từ 2 - 3^m.
- Loại 5 - 10^m vào phổi và bị giữ lại ở phế quản.
- Loại 10 - 50 ^m bị giữ lại ở mũi, họng và đại phế quản.
- Loại > 50 ^m thường bị giữ lại ở mũi, họng và bị đẩy ra ngoài.
Trong các tiêu chuẩn về bụi các nhà khoa học đưa ra hai loại tiêu chuẩn
về nồng độ bụi nhằm áp dụng các biện pháp khả thi để làm giảm nồng độ bụi
xuống mức độ cho phép.


8

-

Bụi hô hấp là bụi có kích thước từ 1 - 5^m dùng để đánh giá mức độ

tác hại gây bệnh bụi phổi cho người lao động [24,27, 37].
-Bụi toàn phần là bụi có kích thước từ 0,1 - 50 ^m dùng để đánh giá
tình hình ô nhiễm bụi (tổng lượng) trong môi trường lao động.
Trong các ngành công nghiệp đặc biệt là khai khoáng với các dây
truyền công nghệ phát sinh tổng lượng bụi lớn, nên thường áp dụng bụi toàn
phần để kiểm soát công nghệ. Do đó, tiêu chuẩn bụi toàn phần được nhiều
quốc gia xem là tiêu chuẩn cơ bản áp dụng trong ngành mỏ.
2. Nồng độ bụi cho phép trong không khí mỏ
Mức độ nguy hiểm của bụi đối với cơ thể con người phụ thuộc
trước hết là khối lượng và sự khếch tán của nó, sau đó mới phụ thuộc
vào các yếu tố khác. Với khối lượng bụi như nhau phân bố khác nhau thì
bụi có cỡ hạt nhỏ hơn 1 - 5^m là nguy hiểm nhất. Quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về an toàn trong khai thác hầm lò, QCVN 01:2011/BCT quy
định về nồng độ bụi giới hạn cho phép (bụi toàn phần) tại khu vực làm
việc trong hầm lò than [1], xem bảng 1.1.
Bảng 1.1: Giới hạn nồng độ bụi cho phép
Đặc tính bụi

Hàm lượng Đioxitsilíc tự Giới hạn nồng độ chung
do chứa trong bụi, %

bụi cho phép, mg/m3

Từ 10 đến 70

2

Than và than kẹp

Từ 5 đến 10

4

Than Antraxit.

Đến 5

6

Bụi than đá

Đến 5

10

Đá, đá kẹp

Theo tiêu chuẩn TCVN 1995 Tập II, quy định nồng độ bụi tối đa cho
phép bụi trong không khí ở cơ sở sản xuất [2].
- Trị số nồng độ tối đa cho phép bụi hạt xem bảng 1.2.


9

Bảng 1.2: Nồng độ bụi tối đa cho phép bụi hạt

Nhóm

Hàm lượng Silic,

bụi

SiO2(%)

Nồng độ bụi toàn phần

Nồng độ bụi hô hấp

(hạt/m3)

(hạt/m3)

Lấy theo ca

Lấy theo

Lấy theo

Lấy theo

thời điểm

ca

thời điểm

1

Lớn hơn 50 đên 100

200

600

100

300

2

Lớn hơn 20 đên 50

500

1000

250

500

3

Lớn hơn 5 đên 20

1000

2000

500

1000

4

Nhỏ hơn hoặc băng 5

1500

3000

800

1500

- Trị số nồng độ tối đa cho phép bụi trọng lượng xem bảng 1.3.
Bảng 1.3: Nồng độ tối đa cho phép bụi trọng lượng

Nhóm

Hàm lượng silic,

bụi

SiO2(%)

Nồng độ bụi toàn phần

Nồng độ bụi hô hấp

(mg/cm3)

(mg/cm3)

Lấy theo

Lấy theo

Lấy theo

Lấy theo

ca

thời điểm

ca

thời điểm

1

100

0,3

0,5

0,1

0,3

2

Lớn hơn 50 đên 100

1,0

2,0

0,5

1,0

3

Lớn hơn 20 đên 50

2,0

4,0

1,0

2,0

4

Lớn hơn 5 đên 20

4,0

8,0

2,0

4,0

5

Từ 1 đên 5

6,0

12,0

3,0

6,0

6

Nhỏ hơn 1

8,0

16,0

4,0

8,0

Ghi chú:
+ Nồng độ bụi toàn phần dùng để đánh giá tình hình ô nhiễm bụi nói
chung trong môi trường lao động.
+ Môi trường hợp vệ sinh là môi trường có mức độ ô nhiễm dưới nồng
độ tối đa cho phép.


10

Riêng đặc thù khai thác mỏ than, tổng lượng bụi sinh ra trong quá trình
sản xuất lớn, nên các nhà khoa học lấy tiêu chuẩn nồng độ bụi toàn phần làm
cơ sở để đánh giá ô nhiễm và hiệu quả của các giải pháp chống bụi trong hầm
lò (Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò
QCVN01:2011/BCT) bảng 1.1 [1].
1.1.2. Nồng độ bụi và cách xác định [9, 17]
1. Nồng độ bụi trong không khí mỏ
Nồng độ bụi là lượng bụi chứa trong một đơn vị thể tích không khí có bụi.
Nồng độ bụi được biểu diễn dưới 2 dạng:
- Dạng toàn phần: Là trọng lượng bụi tính bằng mg trong 1 m3 không
khí (mg/m3), ký hiệu là K.
- Dạng số hạt: Là số hạt chứa trong 1 cm3 không khí chứa bụi.
2. Phân loại không khí theo nồng độ bụi
- Không khí ít bụi:

K < 1 mg/m3

- Không khí hơi bụi:

K = 1 ^ 1,5 mg/m3

- Không khí bụi:

K = 5 ^ 10 mg/m3

- Không khí rất bụi:

K = 10 ^ 20 mg/m3

- Không khí cực kỳ bụi: K < 100 mg/m3
3. Cách xác định nồng độ bụi
a. Xác định nồng độ bụi theo trọng lượng
•

o

•

•

•

o

•

o

Phương pháp này sử dụng thiết bị dựa trên nguyên tắc lọc khí và máy
quang học.
- Thiết bị dựa trên nguyên tắc lọc khí: Hút một lượng nhất định không
khí có chứa bụi qua một bộ lọc. Cân bộ lọc trước và sau khi không khí chứa
bụi đi qua ta xác định được lượng bụi bị bộ lọc giữ lại rồi chia cho thể tích
không khí đã hút qua. Cuối cùng sẽ xác định được nồng độ bụi theo trọng
lượng. Trong phương pháp xác định nồng độ bụi này người ta sử dụng một
máy bơm hút không khí chứa bụi và một phin lọc dạng màng để lọc bụi khi
không khí đi qua. Trên hình 1.1 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của thiết bị lấy


11

mẫu bụi bằng phin lọc.
1. Phin lọc bằng giấy
Về phía bơm
không khí
2. Phễu
đựng
phin lọc

3. Máy đo
l-u l-ợng

Hình 1.1: Máy lấy mẫu bụi có phin lọc bằng giấy
Nhờ phin lọc này máy có thể giữ lại 100% các hạt bụi với cỡ hạt trên
1^m. Trên các hình 1.2 và 1.3 giới thiệu hình dáng chung của các thiết bị lấy
mẫu bụi nhờ màng lọc (phin lọc) được sản xuất ở Đông Đức (cũ).

Hình 1.2: Hình dáng chung của máy lấy mẫu bụi với màng lọc

Hình 1.3: Hình dáng chung của máy lấy mẫu bụi với màng lọc
Thời gian và lượng không khí hút qua phụ thuộc vào nồng độ bụi. Khi


12

nồng độ bụi càng nhỏ thì lượng không khí hút qua càng lớn.
K =P —P .1000, mg/m3
V.t

(1.1)

Trong đó:
P1, P2 - Trọng lượng phin lọc khi sạch và khi có bụi, mg
V - Tốc độ hút không khí chứa bụi, l/phút
t - Thời gian lấy mẫu, phút
K - Nồng độ bụi, mg/m3.
-

Máy quang học Tyndalometr: Xác định nồng độ bụi trong một thể tích

không khí đã biết bằng cách so sánh cường độ ánh sáng bị tán xạ bởi các hạt
bụi với một thước đo kèm theo máy.
Trên hình 1.4 giới thiệu hình dáng chung của máy đo bụi trọng lượng
do hãng Erust Leitz, Wetzlar (Đức) sản xuất.

Hình 1.4: Máy đo bụi Tidalometru của hãng Erust Leitz, Wetzlar

Hình 1.5: Máy đo bụi mịn trọng lượng
«/

•

•

•

o

•

o


13

Trên hình 1.5 giới thiệu máy đo bụi mịn hiện số loại Microdust Pro 800
nm do hãng Casella Cel của nước Anh sản xuất.
b. Xác định nồng độ bụi bằng cách đếm
Các thiết bị này gồm một số bình hình trụ cấu tạo đặc biệt, với một thể
tích xác định trong đó sẽ chứa mẫu khí có bụi. Sau khoảng 2-3 giờ, bụi sẽ
lắng đọng trên những tấm kính bôi mỡ đặt ở phía trước các buồng lấy mẫu
khí. Nhờ kính hiển vi, ta xác định được số hạt bụi trên một diện tích nhất định
và sau đó tính số hạt bụi chứa trong thể tích không khí ở các buồng rồi biểu
thị nồng độ bụi theo số hạt/cm3.
Máy đo bụi loại đếm số hạt bụi được sử dụng nhiều ở Cộng hòa Liên
bang Đức, Áo, Thụy Điển, Cộng hòa Nam Phi... Loại máy này không chỉ
phục vụ cho việc lấy mẫu bụi mà còn giúp xác định hàm lượng silic tự do

trong mẫu bụi lơ lửng. Máy làm việc dựa trên nguyên lý sau:
Không khí chứa bụi được hút vào máy nhờ bơm chân không và thổi
qua lỗ nhỏ lên một mặt đĩa tròn được bôi mỡ dính. Do quán tính các hạt bụi
đập lên bề mặt đĩa bôi mỡ, còn không khí sạch được thay đổi hướng đi tới
1800 (h1.6) để thoát ra ngoài.

Hình 1.6: Nguyên lý làm việc của máy đếm bụi