Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quan trắc khí mỏ nhằm đảm bảo an toàn ở các mỏ hầm lò vùng uông bí quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LƯƠNG THẾ TIẾN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC
KHÍ MỎ NHẰM ĐẢM BẢO AN TỒN Ở CÁC MỎ VÙNG
NG BÍ-QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LƯƠNG THẾ TIẾN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC
KHÍ MỎ NHẰM ĐẢM BẢO AN TỒN Ở CÁC MỎ
VÙNG NG BÍ-QUẢNG NINH
CHUN NGÀNH: ĐIỆN KHÍ HĨA MỎ
MÃ SỐ: 60.52.52

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS-TS. Nguyễn Anh Nghĩa

HÀ NỘI - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn cao học này là cơng trình nghiên cứu của
riêng cá nhân tơi. Các tài liệu, số liệu được nêu trong luận văn là trung thực.
Các luận điểm và các kết quả nghiên cứu chưa từng được ai công bố trong bất
cứ công trình nào khác.

Hà nội, tháng 4 năm 2013
Tác giả luận văn

Lương Thế Tiến


LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
PGS-TS. Nguyễn Anh Nghĩa người thầy đã chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình
trong suốt quá trình làm luận văn.
Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ-Địa chất và q thầy cơ khoa Cơ
điện, bộ mơn Điện khí hóa mỏ, phòng đào tạo sau đại học đã truyền dạy
những kiến thức quý báu trong chương trình đào tạo cao học và giúp đỡ, tạo
điều kiện cho luận văn hoàn thành được thuận lợi.
Ban giám đốc Viện khoa học Công nghệ Mỏ, ban giám đốc Trung tâm
An tồn Mỏ, phịng phát triển Hệ thống quan trắc và các đồng nghiệp đã giúp
tơi trong q trình hồn thành bản luận văn này.
Hà nội, tháng 4 năm 2013
Tác giả luận văn

Lương Thế Tiến


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các từ viết tắt
Mở đầu
Chương 1: ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC

4

KHÍ MỎ Ở CÁC MỎ HẦM LỊ VÙNG NG BÍ - QUẢNG NINH
1.1

Giới thiệu về các hệ thống quan trắc đang lắp đặt tại các mỏ hầm

4

lị vùng ng Bí-Quảng Ninh
1.1.1

Cấu trúc chung của hệ thống

4

1.1.1.1

Phần trên mặt bằng

4

1.1.1.2

Phần trong hầm lị

4

1.1.1.3

Bố trí các đầu đo trong hầm lị

5

1.1.1.4

Lựa chọn ngưỡng cắt điện cho thiết bị cảnh báo khí

1.1.2

Hệ thống quan trắc các đơn vị khai thác mỏ khu vực Uông Bí-

8
8

Quảng Ninh

1.1.2.1

Vị trí địa lý khu mỏ và đặc điểm địa lý tự nhiên

8

1.1.2.2

Đặc điểm khí hậu

8

1.1.2.3

Đặc điểm kinh tế xã hội

9

1.1.2.4

Đặc điểm địa chất cơng trình

9

1.1.2.5

Đặc điểm về thơng gió

9

1.1.2.6

Đặc điểm về cung cấp năng lượng

10

1.2.2.7

Cấu hình hệ thống quan trắc

10

1.2

Đánh giá hện trạng hệ thống quan trắc khí đang lắp đặt tại vùng

11

ng Bí-Quảng Ninh


1.2.1

Thống kê các vụ tai nạn cháy nổ khí đã xảy ra trên thế giới và ở
Việt Nam

1.2.2

Đánh giá hiện trạng hệ thống quan trắc khí đang lắp đặt tại vùng
ng Bí-Quảng Ninh

Chương 2: GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ
ĐANG DÙNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
2.1

Khái quát chung về hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung

2.1.1

Mục đích, chức năng và yêu cầu chung của hệ thống giám sát khí
mỏ

2.1.2

Cấu trúc chung của hệ thống giám sát khí mỏ

2.2

Giới thiệu một số mơ hình hệ thống quan thắc khí mỏ trên thế
giới

12

13

15
15
15
16
17

2.2.1

Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ do Hoa Kỳ sản xuất

17

2.2.1.1

Đặc điểm của hệ thống

18

2.2.1.2

Một số đầu đo khí sử dụng trong hệ thống

18

2.2.2

Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ do Hãng Trolex của Anh
sản xuất

24

2.2.2.1

Bộ Transmitter loại TX-9042

25

2.2.2.2

Đầu đo khí mêtan loại TX-6383 sử dụng trong hệ thống

27

2.2.3

Giới thiệu hệ thống quan trắc khí KSP-2C do hãng
Carboautomatyka-Ba Lan chế tạo

28

2.2.3.1

Hệ thống thiết bị trên mặt bằng

31

2.2.3.2

Hệ thống thiết bị trong lị

34

2.2.3.3

Giới thiệu về phần mềm giám sát khí mỏ (mêtan8k6)

37

2.2.3.4

Phần mềm Solaris

47

2.2.4

Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ do hãng KCME-Nhật Bản
chế tạo

50

2.2.4.1

Hệ thống thiết bị trên mặt bằng

52

2.2.4.2

Các thiết bị trong lò

54


2.2.4.3

Phần mềm hệ thống giám sát khí THY-2000

2.2.5

Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ do Viện nghiên cứu Điện
tử-Tin học-Tự động hóa-Bộ khoa học và Cơng nghệ chế tạo

57
65

2.2.5.1

Hệ thống thiết bị trên mặt bằng

67

2.2.5.2

Một số thiết bị lắp đặt trong lị

68

2.2.5.3

Phần mềm quản lý khí CGMWS

71

Chương 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG QUAN TRẮC HỢP

LÝ ỨNG DỤNG Ở CÁC MỎ HẦM LỊ VÙNG NG BÍ-QUẢNG NINH

3.1

Đánh giá các hệ thống đang lắp đặt tại Việt Nam

3.2

Nghiên cứu và đề xuất hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng ỏ các
mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh

83
83
86

3.2.1

Hệ thống thiết bị trên mặt bằng

88

3.2.2

Hệ thống thiết bị trong lò

90

3.2.3

Phần mềm hệ thống

91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

94

TÀI LIỆU THAM KHẢO

96


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

1.1
1.2

2.1

2.2
2.3
2.4

Tên bảng

Hàm lượng khí mêtan gây cắt điện từng khu vực
Số lượng thiết bị chính của các hệ thống giám sát khí mỏ vùng
ng Bí-Quảng Ninh
Các thơng số kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí CH4 loại MC-4107

được nêu trong bảng 2
Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại đầu đo khí độc MC4210
Thơng số kỹ thuật cơ bản của một số phiên bản thiết bị đóng cắt
Thơng số kỹ thuật chính của bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lị
TX-9042

Trang

8
10

18

19
20
26

2.5

Thơng số kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí mêtan TX-6383

28

2.6

Thơng số kỹ thuật các đầu đo lắp đặt trong hệ thống KSP-2C

35

2.7

Số lần vượt ngưỡng cảnh báo ghi nhận được từ các đơn vị

49

2.8

Thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị thu phát tín hiệu MP-6

53

2.9

Thơng số kỹ thuật cơ bản của Transmitter loại TM-08-08

54

2.10

Đặc tính kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí mêtan loại MS-08-01

56

2.11

2.12

2.13

2.14

Thống kê số lần hệ thống phát hiện nồng độ khí vượt ngưỡng
nguy hiểm theo quy định
Đặc tính kỹ thuật cơ bản các đầu đo lắp đặt trong hệ thống
VIELINA
Thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị nguồn và đóng cắt
VIELINA-PCO
Thống kê số lần các hệ thống phát hiện nồng độ khí vượt ngưỡng
nguy hiểm theo quy định

65

69

71

82

3.1

So sánh các chức năng cơ bản của 3 hệ thống

85

3.2

Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số đầu đo lắp đặt trong hệ thống

91

3.3

Các thiết bị cơ bản của hệ thống

92


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình

Tên hình vẽ

Trang

1.1

Sơ đồ bố trí đầu đo tại lị chợ

5

1.2

Sơ đồ bố trí đầu đo tại lị chuẩn bị trong than

6

1.3

Sơ đồ bố trí các thiết bị giám sát trong thượng thơng gió

6

1.4

Ngun tắc bố trí Atomát liên động cắt điện và đầu đo.

7

1.5

Sơ đồ khối nguyên lý lắp đặt Atomat liên động cắt điện
khi khí mêtan vượt ngưỡng đặt trước

7

2.1

Sơ đồ khối chung nhất của hệ thống quan trắc khí mỏ

16

2.2

Sơ đồ cấu trúc hệ thống giám sát khí mỏ do Hoa Kỳ sản xuất

17

2.3

Đầu đo khí CH4 loại MC-4107

18

2.4

Đầu đo các loại khí độc MC-4210

19

2.5

Thiết bị đóng cắt CB-1000

20

2.6

Bộ kết nối truyền thơng MC-4011

21

2.7

Bộ lặp MC-4040

22

2.8

Trạm vận hành từ xa MC-4025

22

2.9

Phương pháp đấu dây MC-4025 trong hệ thống

23

2.10

Trạm quản lý từ xa đa kênh MC-4020

23

2.11

Phương pháp đấu dây MC-4020 trong hệ thống

24

2.12

Sơ đồ cấu trúc của hệ thông quan trắc tập trung do Anh sản xuất

25

2.13

Bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lị TX-9042

26

2.14

Cấu trúc bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lị

26

2.15

Mơ phỏng cấu trúc của điều khiển thơng tin cảnh báo

26

2.16

Mơ hình sử dụng bộ TX-9042 và các đầu đo TX-6383

27

2.17

Đầu đo khí mê tan loại TX-6383

28

2.18

Sơ đồ khối hệ thống giám sát khí mỏ loại KSP-2C

29

2.19

Mơ hình thiết bị chính tại phịng giám sát trung tâm

31

2.20

Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C

33


2.21

Một số loại đầu đo khí lắp đặt trong hệ thống KSP-2C

36

2.22

Sơ đồ khối nguyên lý cắt điện các khu vực

37

2.23

Atomat liên động cắt điện loại KBJ-350

37

2.24

Màn hình dao diện chính của phần mềm

38

2.25

Các thơng số cho kênh đo trên màn hình

39

2.26

Dạng biểu đồ số 1

39

2.27

Dạng biểu đồ số 2

39

2.28

Thanh menu chính dạng text.

40

2.29

Thanh biểu tượng truy cập nhanh.

40

2.30

Màn hình kiểm tra dư liệu trước khi in

41

2.31

Màn hình lựa chọn ngày giờ báo cáo

41

2.32

Màn hình giao diện để cài đặt các cấu hình kênh đo

42

2.33

Màn hình giao diện để chú giải các sự kiện xảy ra của kênh đo

42

2.34

Màn hình cảnh báo của hệ thống

43

2.35

Tín hiệu báo động cảnh giới được gửi từ kênh 1 tới các kênh khác

44

2.36

Giao diện hiển thị biểu đồ của 10 và 40 kênh đo

44

2.37

Giao diện hiển thị biểu đồ của 2 và 4 kênh đo

45

2.38

Giao diện gọi các dữ liệu cũng như cấu hình đã xảy trong quá khứ

46

2.39

Hiển thị thông tin về lỗi đã xảy trong quá khứ

46

2.40

Các đồng hồ thời gian

46

2.41

Biểu tựng lựa chọn tủ KSP-2C

47

2.42

Lập báo cáo hệ thống với chương trình Solaris.Helios

48

2.43

Hiển thị các thiết bị trong lị trên màn hình

49

2.44

Sơ đồ khối hệ thống THY-2000 tại Mạo Khê

51

2.45

Sơ đồ khối trên mặt bằng của hệ thống THY-2000

52

2.46

Thiết bị thu phát tín hiệu MP-6

53

2.47

Bộ xử lý và truyền tín hiệu (Transmitter) loại TM-08-01

54

2.48

Mơ hình kết nối cho 1 kênh đo từ MP-6, TM-08-01 và MS-08-01

55


2.49

Đầu đo khí mê tan MS-08-01

57

2.50

Cầu hình phần mềm điều khiển hệ thống

58

2.51

Màn hình hiển thị chính

58

2.52

Hiển thị kênh đo đã cắt điện

59

2.53

Màn hình sao chép dữ liệu

59

2.54

Màn hình khai báo bản đồ đường lị

59

2.55

Màn hình khai báo các đầu đo giám sát tín hiệu analog, digital

60

2.56

Thanh trạng thái của kênh đo analog

61

2.57

Thanh trạng thái của kênh đo digital

62

2.58

Màn hình giao diện hệ thống tại máy tính khách

63

2.59

Thơng tin kênh đo trên bản đồ đường lò

63

2.60

Biểu đồ xu hướng kênh đo

64

2.61

Sơ đồ khối hệ thống giám sát khí mỏ Viện nghiên cứu Điện tử-Tin
học-Tự động hóa

66

2.62

Mơ hình thiết bị chính tại phòng giám sát trung tâm

67

2.63

Trạm điều khiểnVIELINA-WS.07

68

2.64

Một số loại đầu đo khí lắp đặt trong hệ thống giám sát VIELINA

69

2.65

Màn hình hiển thị nồng độ khí mêtan

70

2.66

Thiết bị nguồn và đóng cắt VIELINA- PCO

70

2.67

Màn hình hiển thị trên máy tính

72

2.68

Các chức năng hệ thống

73

2.69

Cửa sổ đăng nhập

73

2.70

Màn hình cửa sổ sao lưa bằng tay và sao lưu tự động

74

2.71

Cửa sổ thông tin điểm đo

74

2.72

Cửa sổ cài đặt cắt điện đầu đo

75

2.73

Màn hình đặt chế độ kết nối tự động khi mất kết nối

76

2.74

Báo cáo dạng đồ thị

77

2.75

Báo cáo dạng bảng

77


2.76

Chọn loại đầu đo báo cáo

78

2.77

Chọn loại báo cáo, thời gian và loại biểu đồ báo cáo

78

2.78

Màn hình báo cáo trạng thái đầu đo

78

2.79

Báo cáo nhật ký kết nối

79

2.80

Cài đặt cấu hình kết nối

79

2.81

Cài đặt ngưỡng báo động

80

2.82

Nồng độ khí hiển thị trên tủ VIELINA-WS.07

81

2.83

Nồng độ khí hiển thị trên máy tính chủ

81

2.84

Biểu tượng khi mất kết nối

81

3.1

Sơ đồ khối hệ thống quan trắc khí mỏ

87

3.2

Sơ đồ khối các thiết bị trong phòng giám sát trung tâm

90


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
APS: alarm przyrostów i spadków.
AO: alarm ostrzegawczy z możliwością niezależnego wyłączania.
AG: alarm główny.

FSK: Frequency Shift Keying.
AMR: American Mine Research.
TNHH MTV: Trách nhiệm hữu hạn một thành viên.


1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài
Nhu cầu sử dụng nguồn khoáng sản than ngày càng cao do nhu cầu sử dụng
điện cũng như các ngành công nghiệp khác cần sử dụng than ngày càng lớn. Để đáp
ứng được nhu cầu sử dụng than cho các ngành công nghiệp, ngành sản xuất than
ngày càng phải khai thác xuống sâu kéo theo các nguy cơ gây mất an toàn ngày
càng lớn, trong đó nguy cơ về cháy nổ khí mêtan và khí độc cũng tăng theo.
Như chúng ta dã biết, từ năm 1999 đến nay, ngành sản xuất than Hầm lị đã
xảy ra nhiều vụ cháy nổ khí mêtan gây thiệt hại về người và vật chất, điển hình có
các vụ sau:
- Năm 1999 cháy nổ khí mêtan tại Cơng ty than Mạo Khê làm chết 19 người.
- Năm 2002 cháy nổ khí mêtan tại Xí nghiệp 909 và Xí nghiệp Xuối Lại làm
chết 11 người.
- Năm 2006 cháy nổ khí mêtan tại cơng ty than Thống Nhất làm chết 8 người.
- Năm 2008 cháy nổ khí mêtan tại Cơng ty than Khe chàm làm chết 11 người.
Do đó việc “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quan trắc khí mỏ nhằm đảm
bảo an tồn ở các mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh” mang tính cấp thiết.
2 Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu một số hệ thống quan trắc khí mỏ, đầu đo khí, gió đang lắp đặt
tại các mỏ ở Việt Nam và trên thế giới.
- Nghiên cứu, so sánh lựa chọn hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng ở các mỏ
hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh.

3 Đối tượng nghiên cứu
- Hệ thống quan trắc khí mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh.
4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để thực hiện các mục đích nêu trên, đề tài cần giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu mạng gió, cơng nghệ khai thác các mỏ hầm lị vùng ng BíQuảng Ninh.


2

- Nghiên cứu, tìm hiểu một số hệ thống giám sát khí mỏ trên thế giới và các
hệ thống đang lắp đặt tại Việt Nam.
- Nhận xét, đánh giá, lựa chọn hệ thống giám sát khí mỏ hợp lý.
5 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập số liệu và nghiên cứu mạng gió, cơng nghệ khai thác.
- Tìm hiểu, nghiên cứu tính năng của các hệ thống giám sát khí mỏ, đầu đo đang
lắp đặt tại Việt Nam và một số hệ thống quan trắc trên thế giới sau đó căn cứ vào điều kiện
sản xuất, điều kiện môi trường, xã hội, kinh tế của Việt Nam để lựa chọn hệ thống hợp lý.
6 Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá tổng quan về hệ thống quan trắc khí mỏ các mỏ hầm lị vùng
ng Bí-Quảng Ninh.
- Giới thiệu một số hệ thống quan trắc khí mỏ đang dùng tại Việt Nam và
trên thế giới.
- Nghiên cứu lựa chọn hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng ở các mỏ hầm lò
vùng ng Bí-Quảng Ninh.
7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài nghiên cứu, đánh giá tổng quan về hệ thống quan trắc khí mỏ đang lắp
đặt tại các mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh cũng như một số hệ thống trên thế
giới và các hệ thống quan trắc đang lắp đặt tại Việt Nam, đánh giá nhận xét và căn
cứ vào điều kiện sản xuất, kinh tế, xã hội của Việt Nam để lựa chọn hệ thống quan
trắc hợp lý cho các mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh.

8 Cấu trúc của luận văn
Luận văn được trình bày tồn bộ gồm 3 chương, phần mở đầu, phần kết luận.
Luận văn tổng cộng gồm 96 trang, 19 bảng biểu, 91 hình vẽ.
Luận văn được hồn thành tại Bộ mơn Điện khí hố xí nghiệp Mỏ và Dầu khíTrường Đại học Mỏ - Địa chất. Trong quá trình thực hiện tác giả nhận được sự tận tình
chỉ bảo, hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa, cũng như các ý kiếm
đóng góp của các cán bộ giảng dạy của bộ môn, đồng nghiệp nơi công tác. Tác giả rất
mong sự đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, các quý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp.


3

Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Nguyễn Anh
Nghĩa, người trực tiếp hướng dẫn khoa học, các tập thể, cá nhân, các nhà khoa học
và các đồng nghiệp về những đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện đề tài.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!


4

Chương 1
ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ Ở
CÁC MỎ HẦM LỊ VÙNG NG BÍ - QUẢNG NINH
1.1 Giới thiệu về các hệ thống quan trắc đang lắp đặt tại các mỏ hầm lị vùng
ng Bí-Quảng Ninh.
1.1.1 Cấu trúc chung của hệ thống.
Bao gồm 02 phần chính:
1.1.1.1 Phần trên mặt bằng.
Phịng giám sát trung tâm đặt tại khu điều hành sản xuất của đơn vị.
Các tín hiệu từ thiết bị cảnh báo được đặt dưới lò sẽ truyền về phòng giám
sát trung tâm. Tất cả các tín hiệu được tủ điều khiển xử lý, hiển thị và gửi dữ liệu

đến máy tính điều hành để lưu giữ, các kết quả đo của các thiết bị giám sát dưới lị
hiển thị lên màn hình và có thể in ra giấy. Mọi thông số cài đặt của hệ thống chỉ
thực hiện được tại phòng giám sát tập trung trung tâm.
1.1.1.2. Phần trong hầm lò.
Hệ thống thiết bị gồm có các thiết bị chính như sau:
Thiết bị cảnh báo khí Mêtan (CH4), được thiết kế lắp đặt để kiểm sốt khí
Mêtan trong gương lị khai thác, các lị chuẩn bị trong than và gió thải của tồn khu
vực.
Thiết bị cảnh báo khí CO, được thiết kế lắp đặt để kiểm sốt khí CO trong
gương lị khai thác, các lị chuẩn bị trong than và gió thải của tồn khu vực, hầm
trạm, băng tải...
Thiết bị đo tốc độ gió, được lắp tại rãnh gió để giám sát chế độ hoạt động của
quạt gió chính cho khu vực khai thác, được lắp đặt tại các đường lò chuẩn bị đào
trong than để kiểm sốt gió tại các đường lị này.
Atomat liên động cắt điện sẽ nhận tín hiện cắt điện từ đầu đo khí, hoặc thơng
qua thiết bị chuyển đổi, có nhiệm vụ liên động cắt điện nguồn cung cấp hạ áp các
thiết bị điện phục vụ khai thác trong khu vực có tình trạng nồng độ khí vượt ngưỡng
đặt trước của các thiết bị cảnh báo.


5

1.1.1.3 Bố trí các đầu đo trong hầm lị.
 Tại các đường lò xuyên vỉa và dọc vỉa của các khu vực khai thác bố trí atomat
liên động cắt điện khi khí vượt ngưỡng.
 Tại các trạm điện, băng tải bố trí các đầu đo khí CO để kiểm sốt khi xuất
hiện sự cố cháy nổ.
 Tại cửa lị thơng gió chính bố trí thiết bị đo khí, gió để kiểm sốt nồng độ khí,
gió cho tồn khu vực.
 Tại khu vực khai thác, gương lị chuẩn bị bố trí các thiết bị cảnh báo khí để

theo dõi nồng độ các loại khí trong các gương lị chuẩn bị và gió vào, gió thải của
khu, lị khai thác.
 Ngun tắc bố trí các thiết bị cụ thể như sau:
Để kiểm sốt khí Mêtan tại các khu vực lị chợ khai thác lắp đặt 02 thiết bị
cảnh báo khí, 01 thiết bị cảnh báo khí đặt để kiểm sốt luồng gió thải gương khai
thác, 01 thiết bị cảnh báo khí đặt để kiểm sốt luồng gió vào gương khai thác,
atomat liên động cắt điện được đặt tại vị trí lị gió sạch để khơng bị ảnh hưởng của
khí mê tan khi bị vượt ngưỡng báo động. Sơ đồ bố trí cụ thể trên hình 1.1.

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí đầu đo tại lò chợ


6

 Để kiểm sốt khí Mêtan, gió tại các lị chuẩn bị trong than đặt 01 thiết bị cảnh
báo khí đặt cách gương lò (10~20)m, atomat liên động cắt điện và quạt thơng gió
cục bộ được đặt tại vị trí ngã 3 lò xuyên vỉa cách ngã 3 (10~20)m về phía gió sạch,
để khơng bị ảnh hưởng của khí mê tan khi nồng độ khí vượt ngưỡng báo động đặt
trước. Sơ đồ bố trí cụ thể trên hình 1.2.

Hình 1.2: Sơ đồ bố trí đầu đo tại lị chuẩn bị trong than
 Tại cửa lị thơng gió chính bố trí thiết bị đo gió, đo khí trên hình 1.3.
 15
Thượng thơng gió

Quạt gió

Đầu đo khí CO
Đầu đo gió
Đầu đo khí mêtan

Hình 1.3: Sơ đồ bố trí các thiết bị giám sát trong thượng thơng gió
- Để kiểm sốt khí Mê tan tại các khu vực lò chợ khai thác ngang nghiêng ta
đặt 2 thiết bị cảnh báo khí, 01 thiết bị cảnh báo khí đặt kiểm sốt luồng gió sạch vào


7

các khu ngang nghiêng, 01 thiết bị cảnh báo khí đặt để kiểm sốt luồng gió thải khu
ngang nghiêng. Sơ đồ bố trí cụ thể trên hình 1.4.

Hình 1.4: Ngun tắc bố trí Atomát liên động cắt điện và đầu đo
Tại khu vực khai thác, các lò chuẩn bị trong than khi khí Mêtan vượt ngưỡng
báo động, hệ thống cảnh báo khí Mêtan sẽ tự động gửi tín hiệu cắt điện nguồn cung
cấp điện hạ áp cho các thiết bị điện hoạt động trong khu vực có khí mà thiết bị cảnh
báo kiểm sốt, trừ hệ thống quạt gió khơng bị cắt điện.
Sơ đồ khối nguyên lý cắt điện các khu vực thể hiện trên hình 1.5:

Hình 1.5: Sơ đồ khối nguyên lý lắp đặt Atomat liên động cắt điện
khi khí mêtan vượt ngưỡng đặt trước


8

1.1.1.4 Lựa chọn ngưỡng cắt điện cho thiết bị cảnh báo khí.
Căn cứ vào Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an tồn trong khai thác than hầm
lị QCVN 01:2011/BCT do Bộ Công Thương ban hành năm 2011 và các hướng dẫn
kèm theo, hàm lượng khí Mêtan gây tác động cắt điện cho từng khu vực có giá trị
trên bảng 1.1.
Bảng 1.1

Vị trí đặt
Gương lị chuẩn bị trong than, gương lò khai thác

Giá trị đặt %
1,3

1.1.2 Hệ thống quan trắc các đơn vị khai thác mỏ khu vực ng Bí-Quảng
Ninh.
1.1.2.1 Vị trí địa lý khu mỏ và đặc điểm địa lý tự nhiên.
1. Vị trí địa lý.
Các mỏ thuộc vùng ng Bí-Quảng Ninh khai thác vùng than thuộc dải than
Bảo Đài, ngoại trừ khai trường khai thác Công ty TNHH MTV than Hồng Thái
thuộc khoáng sàng than Tràng Bạch thuộc địa phận huyện Đông Triều, tỉnh Quảng
Ninh.
2. Đặc điểm địa hình.
Địa hình khu mỏ nằm chủ yếu ở miền địa hình núi cao, đỉnh cao nhất +514m,
thấp nhất +20m, sườn núi dốc từ 400÷500 ở phía Bắc, đến 100÷200 ở phía Nam.
1.1.2.2 Đặc điểm khí hậu.
Khí hậu ở đây mang đặc tính khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có 2 mùa
rõ rệt: mùa khơ và mùa mưa.
Hàng năm, mùa mưa thường từ tháng 4 đến tháng 10, mùa này hướng gió
chủ yếu là Nam và Đơng nam và thường chịu ảnh hưởng của các cơn bão nhiệt đới,
nhiệt độ trung bình 25 ÷ 330C, nhiệt độ cao nhất có thể lên đến 380C. Mưa nhiều và
hay mưa đột ngột vào các tháng 6, 7, 8. Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1700ml
÷ 2100ml.


9

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, hướng gió chủ yếu là Bắc và

Đơng Bắc, nhiệt độ trung bình 5 ÷ 150C, những ngày giá rét nhiệt độ có thể xuống
đến 20C. Trong mùa khơ lượng mưa khơng đáng kể, độ ẩm trung bình 60 ÷ 65%RH.
1.1.2.3 Đặc điểm kinh tế xã hội.
Vị trí các khu mỏ cách xa khu dân cư từ 3 ÷ 5 km, nên giao thông chủ yếu
bằng đường bộ. Từ khu mỏ có các đường giao thơng nối liền với các thành phố,
như: ng Bí, Hạ Long, Cẩm Phả, Mạo Khê qua đường 18B tạo điều kiện thuận lợi
cho sản xuất và tiêu thụ than.
Gần các khu mỏ có cảng Bạch Thái Bưởi, bến Cân, bến Dừa, Cảng Điền
Công cùng với 2 ga đường sắt Mạo Khê và Yên Dưỡng.
Dân cư trong vùng chủ yếu là dân tộc Kinh, Dao sống tập trung chủ yếu ven
theo các đường giao thông. Nghề nghiệp chính là khai thác mỏ, nơng nghiệp, một số
ít sản xuất lâm nghiệp, dịch vụ và du lịch.
1.1.2.4 Đặc điểm địa chất cơng trình.
Than vùng ng Bí-Quảng ninh là than antraxit và bán antraxit, cấu tạo ở
dạng vỉa. Các vỉa than ở vùng chạy dài từ khu vực Đông triều đến dải than Bảo Đài.
Địa tầng chứa than của vùng hầu hết là dạng trầm tích hệ Triat thống thượng
bậc Nory (T3n) và các trầm tích đất phủ đệ tứ (Q). Địa tầng có cấu tạo hình đồi núi.
Các vỉa than nằm xen kẽ giữa các lớp đất đá của địa tầng chứa than. Phân bố từ lộ
vỉa xuống mức -300  - 500m dưới mặt nước biển, có nơi đến -1000m.
Các vỉa than vùng ng Bí rất đa dạng. Đa số các vỉa có độ dốc cao, rất ít
vỉa thoải. Chiều dày vỉa trung bình 1,52,5m có những vỉa dày tới 1530m. Cả
chiều dày và góc dốc đều biến động lớn. Các vỉa đều có uốn lượn, phay phá, kiến
tạo. Nhìn chung cấu tạo địa chất của than ng Bí khá phức tạp. Đây là nguyên
nhân dẫn đến sự biến động của độ chứa khí trong than và gây khó khăn trong việc
khai thác.
1.1.2.5 Đặc điểm về thơng gió.
Thơng gió cho các mỏ than vùng ng Bí-Quảng Ninh nói riêng và của vùng
Quảng Ninh nói chung chủ yếu sử dụng thơng gió hút.

10

Tại các mặt bằng phù hợp với điều kiện khai thác của mỏ, sử dụng các trạm
quạt trung tâm để thơng gió cho các khu vực khai thác. Thơng gió trong q trình
đào lị sử dụng các quạt gió cục bộ đấu nối từ tuyến gió sạch thổi vào gương.
1.1.2.6 Đặc điểm về cung cấp năng lượng.
Trên mặt bằng sân cơng nghiệp, tại vị trí thích hợp đặt trạm biến áp 6/0,690,4kV có điểm trung tính cách ly dùng để cấp điện cho các thiết bị điện trong khu
vực khai thác, công trường phụ trợ qua các áptômát tổng, các khởi động từ, v.v...
Rơ le rò được nối với đầu vào của áptômát tổng và đặt ở gần biến áp. Mỗi thiết bị
điện có thiết bị điều khiển đóng cắt điện độc lập. Vỏ các thiết bị được tiếp đất và nối
tới hệ thống tiếp đất trung tâm của khu mỏ.
Nguồn cung cấp điện 660V, 380V cho các phụ tải ngồi mặt bằng, cho xưởng
sửa chữa cơ điện, sàng tuyển...thơng qua các trạm biến áp công suất từ
(250~560)kVA trên mặt bằng sân công nghiệp.
Nguồn cung cấp điện 220V cho văn phịng, chiếu sáng.
1.1.2.7 Cấu hình hệ thống quan trắc.
Căn cứ vào diện sản xuất, điều kiện khai thác, nhân lực và các yếu tố khác,
hiện tại hệ thống giám sát khí mỏ của các Cơng ty thuộc vùng ng Bí-Quảng Ninh
đang hoạt động với số lượng thiết bị chính được liệt kê trong bảng 1.2.
Bảng 1.2

№

Tên đơn vị

Tủ
KSP2C

CH4

CO

Vgio

Hạ
áp

Liên động cắt
điện

(Tủ)

(Cái)

(Cái)

(Cái)

(Cái)

(Bộ)

1

Cty Vàng Danh

2

46

19

2

25

2

Cty Nam Mẫu

1

22

10

14

3

Cty Hồng Thái

1

26

24

9

15

4

Cty Đồng Vông

1

29

8

10

18

4

17


11

1.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống quan trắc khí đang lắp đặt tại vùng ng BíQuảng Ninh.
1.2.1 Thống kê các vụ tai nạn cháy nổ khí đã xảy ra trên thế giới và ở Việt Nam.
Lịch sử khai thác than hầm lò trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã ghi nhận
nhiều vụ cháy nổ khí mêtan gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản.
Trên thế giới
- Năm 1906 ở mỏ Curiê (Pháp): 1099 người chết;
- Năm 1907 ở mỏ Mơnôga (Mỹ): 361 người chết;

- Năm 1908 ở mỏ Lát vốt (Đức): 360 người chết;
- Năm 1913 ở mỏ Singheniz (Anh): 439 người chết;
- Năm 1914 ở mỏ Hôj ô (Nhật): 687 người chết;
- Năm 1917 ở mỏ Phú thuận đại sơn (Trung Quốc): 917 người chết;
- Năm 1963 ở mỏ Mikê (Nhật): 458 người chết;
- Ngày 07/05/2007 đó xảy ra vụ cháy nổ khí tại mỏ than Shanxi của Trung
Quốc làm chết 28 người và mất tích 2 người.
Riêng ở Nhật: Từ năm 1949 đến năm 1985 xảy ra 405 vụ làm chết 1956
người.
Ở Trung quốc: Năm 2003: 2297 người chết, năm 2005 trên 6000 người, năm
2006 đã có khoảng 4746 người chết do cháy nổ khí và bụi than, bục nước, bùng
nền, trong đó chủ yếu là do cháy nổ khí mê tan. Trong 10 tháng đầu năm 2007,
trong các mỏ than của Trung Quốc tổng số người chết do cháy nổ khí gây ra là 3069,
thực tế có thể cịn cao hơn. Trung bình một ngày ở Trung Quốc có khoảng 13 thợ
mỏ bị chết do cháy nổ khí và bụi than. Theo thống kê số vụ tai nạn do cháy nổ khí
gây ra ở Trung Quốc chiếm 80% tổng số các vụ tai nạn xảy ra trên thế giới.
Tháng 11 năm 2009 một vụ nổ đã xảy ra tại mỏ than thuộc tỉnh Hắc Long
Giang của Trung Quốc làm chết 104 người và 60 người bị thương.
Trong năm 2009 tổng số thợ mỏ ở Trung Quốc bị chết do cháy nổ khí
khoảng 2.600 người.


12

Năm 2010 mặc dù tổng số người chết do cháy nổ khí ở Trung Quốc có giảm
hơn so với năm 2009 nhưng vẫn có khoảng 2.400 người.
Gần đây nhất ngày 30 tháng 11 năm 2011 đã xảy cháy nổ khí tại mỏ than
Hành Dương thuộc tỉnh Hồ Nam làm chết 29 thợ mỏ trong tổng số 35 người đang
cùng làm việc.
Ở Nga, ngày 02/12/ 1997 đã xảy ra một vụ cháy nổ khí làm chết 67 thợ mỏ

tại khu mỏ “ Kơmerôvơ”. Cũng tại khu mỏ trên, vào ngày 19/03/2007 đã xảy ra vụ
cháy nổ khí làm chết 111 người, đây là vụ nổ lớn nhất trong lịch sử ngành than của
Nga. Cũng tại mỏ này ngày 24/5 /2007 lại xảy ra cháy nổ khí làm chết 38 người.
Cũng tại mỏ than thuộc vùng Kơmerovô của Liên Bang Nga, ngày
08/05/2010 đã xảy ra cháy nổ mỏ làm chết 60 người, trong đó có 17 người trong đội
cấp cứu mỏ. Vụ nổ đó xảy ra hai lần cách nhau khoảng 3 giờ, sau khi xảy ra nổ lần
thứ nhất các nhân viên cứu trợ đã xuống lò làm nhiệm vụ cứu nạn, khoảng 3 giờ sau
đó xảy ra vụ nổ thứ hai và tất cả các nhân viên cứu trợ đó đều tử nạn.
Ở Ukraina, ngày 18/11/2007 đã xảy ra cháy nổ khí tại mỏ Zasadki làm chết
88 người.
Ở Mỹ, ngày 06/04/2010 đã xảy ra cháy nổ mỏ than tại bang Virginia của Mỹ
làm chết 29 người, mặc dù dây là mỏ than khai thác với công nghệ rất hiện đại
nhưng vẫn xảy ra cháy nổ.
Việt Nam
* Vụ nổ 11/01/1999 tại mỏ than Mạo Khê làm chết 19 người,
* 11 người chết trong hai vụ nổ khí liên tiếp trong ngày 19/12/2002 tại Xí
nghiệp 909 và Xí nghiệp than Suối Lại,
* Tại Khu Yên Ngựa thuộc Công ty than Thống Nhất đã xảy ra nổ khí ngày
6/3/2006 làm chết 8 người,
* Ngày 8/12/2008 đã xảy ra nổ khí tại Cơng ty than Khe Chàm làm chết 11
người,