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 Cơng 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 khơng 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 lị có nguy cơ tiềm ẩn về cháy nổ khí mêtan.
1. Đặt vấn đề
Hầu hết các nước có ngành cơng nghiệp than
phát triển trên thế giới như Trung Quốc Nga, Ba
lan, Mỹ… đều đã áp dụng các biện pháp phòng
ngừa cháy nổ lan truyền và đưa vào quy định an
toàn trong khai thác than với các điều khoản bắt
buộc phải lắp đặt các hàng rào nước, bụi trơ để
ngăn chặn sự lan truyền của vụ cháy nổ khí mêtan
hoặc nổ bụi than từ những năm 50 của thế kỷ
trước. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01, điều 54 có
đề cập tới quy định phải có các biện pháp phòng
ngừa và hạn chế nổ bụi trên cơ sở sử dụng bụi
trơ, nước cũng như tại các gương khấu, lò chuẩn
bị đào trong than, lò băng tải... Các vị trí này phải
được cách ly bằng các dàn bụi trơ đối với các vỉa
than có nguy hiểm về bụi nổ. Tuy nhiên, không đề
cập đến việc lắp đặt tại các mỏ có nguy hiểm cháy

nổ khí mêtan.
Tại các nước Balan, Nga, Đức..., đa phần các
mỏ than hầm lò đều có nguy hiểm cả về khí mêtan và nổ bụi than. Tại các mỏ này trước đây nếu
xảy ra cháy hoặc nổ khí mê-tan trong đoạn đường
lị có lượng bụi than đọng trên nền hoặc thành lò,
lượng bụi này sẽ bị cuốn lên tạo ra hỗn hợp nổ,
đồng thời có ngọn lửa của đám cháy hoặc vụ nổ
trước sẽ tạo ra vụ nổ thứ sịnh. Nếu lân cận lại có
các đường lò tiếp theo giống như thế sẽ tiếp tục
nổ lan truyền tồn mỏ. Sau đó tại các nước này đã
nghiên cứu thành công và áp dụng các hệ thống
chống các vụ cháy lan truyền như trên. Trong thực
tế các hệ thống nêu trên đã hoạt động rất hiệu quả
tại các mỏ than hầm lò nêu trên.
Nguyên lý hoạt động của các hệ thống này là
sử dụng các loại vật liệu chống nổ như bụi đá,

38

KHCNM SỐ 2/2021 * AN TỒN MỎ

nước... đặt trong các khay trong các đường lị có
nguy cơ về nổ bụi. Nếu xảy ra cháy hoặc nổ khí
tạo ra luồng gió mạnh, lượng bụi đá hoặc nước sẽ
được cuốn lên hòa cùng với bụi than làm mất khả
năng nổ của đám bụi than.
Các hệ thống chống cháy lan truyền nêu trên
khi áp dụng có mức độ hiệu quả đến đâu trong
việc ngăn chặn các vụ cháy nổ khí mê-tan lan
truyền trong các mỏ khơng có nguy hiểm nổ bụi và

sự nguy hiểm nổ bụi của các mỏ than hầm lò tại
Việt Nam đang ở mức độ nào? Đây là các vấn đề
cần nghiên cứu xem xét đánh giá. Nếu các nghiên
cứu này đưa ra các kết luận cụ thể, tùy theo mức
độ cần thiết, có thể sẽ phải có các bổ sung thêm
đối với QCVN 01.
Để làm tiền đề cho các nghiên cứu nêu trên,
sau đây nhóm tác giả giới thiệu các dạng hệ thống
chống cháy nổ lan truyền áp dụng trong các mỏ
hầm lị có nguy hiểm cháy nổ khí mê-tan và nổ bụi
đã áp dụng thành cơng ở các nước có ngành khai
thác hầm lò tiên tiến trên thế giới và nêu sơ bộ khả
năng áp dụng lắp đặt tại các mỏ than hầm lò Việt
Nam để thử nghiệm.
Các hệ thống này gần như là biện pháp cuối
cùng trong chống cháy nổ mỏ than hầm lị, mặc
dù các hệ thống này khơng thể loại bỏ các vụ cháy
nổ từ ban đầu nhưng có thể ngăn chặn quá trình
cháy nổ lan truyền sang khu vực khác làm vụ cháy
- nổ lớn và gây hậu quả nghiêm trọng hơn. Về cơ
bản, các hệ thống phòng chống cháy nổ lan truyền
bao gồm hai dạng chính: Dạng bị động và dạng
chủ động.
2. Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền
dạng bị động


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.
* Hệ thống kiểu Balan:
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.

a. Kiểu Ba Lan

b. Kiểu Đức

Hình 1. Hệ thống chống cháy nổ lan truyền bị
động sử dụng bụi đá
* Hệ thống kiểu Đức:
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 lị băng
tải hoặc lị thơng gió lớn phân chia khu vực mỏ
(xun vỉa thơng gió, thượng thơng 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.
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 ngồi được phân tán bởi sóng
chấn động khơng 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

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
đó loại 3 và loại 4 được sử dụng đến ngày nay
(Hình 2a).
- Hệ thống sử dụng nước kiểu Đức loại 3:
Được sử dụng cho các hệ thống chống cháy lan
truyền tập trung, bao gồm các máng được làm
bằng nhựa PVC chứa được 80 lít nước được xếp
theo nhóm. Một nhóm máng bao gồm nhiều máng
được lắp đặt trong khoảng 3m hoặc một phần của
đường lị. Lượng nước chứa trong nhóm máng
được quy định là 200 l/m2 theo mặt cắt ngang
hoặc 5 l/m3 theo không gian.
- Hệ thống sử dụng nước kiểu Đức loại 4: Được
sử dụng cho các hệ thống chống cháy lan truyển
phân tán. Hệ thống bao gồm các máng nước và
lắp đặt nhóm tương tự như loại 3, tuy nhiên bao
gồm nhiều nhóm, khoảng cách các nhóm đến 30m
và trong mỗi nhóm phải chứa lượng nước tối thiểu

1l/m3 khơng gian đường lị.
* Hệ thống kiểu Mỹ:
Tại Mỹ, có 4 hệ thống chống cháy lan truyền
được áp dụng, các hệ thống này được USBM thiết
kế và chứng minh là có khả năng ức chế các vụ
nổ yếu (tốc độ nổ 68,5 m/s), bao gồm:Hệ thống
sử dụng nướccải tiến kiểu Đức (cơ bản giống kiểu
Đức) và hệ thống sử dụng nước cảm biến áp lực
tĩnh (Hình 2b).
Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử
dụng nước kiểu Đức cải tiến được điều khiển bởi
áp lực động (sóng chấn động) được tạo ra từ vụ

nổ, về cơ bản không khác nhiều so với nguyên
bản. Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử
dụng cảm biến áp lực tĩnh được USBM thiết kế
đề ngăn chặn các vụ nổ có tốc độ lan truyền thấp
(đến 30,5 m/s), các hệ thống này được kích hoạt
điều khiển bằng khóa cảm biến tĩnh áp, khi áp lực
tĩnh gia tăng khi vụ nổ xảy ra, khóa tự động mở và
xả nước từ thùng chứa xuống đường lị (hình 2).
* Hệ thống kiểu Nhật:
Hệ thống chống cháy lan truyền sử dụng nước
tại Nhật Bản là các túi nhựa dẻo hình máng, gọi là
máng linh hoạt. Hệ thống được treo trên móc bằng
các khoen trên cả hai mặt dọc của máng hoặc có
một hệ thống treo. Tùy thuộc vào hình dạng và tiết
diện của đường lò, các túi nước thiết kế có kích
thước khác nhau để mỗi túi có thể chứa lượng
nước từ 25 ÷ 340 lít (Hình 2c).

* 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
dụng hệ thống chống cháy lan truyền máng chứa
kiểu Đức, ngoài ra một số mỏ sử dùng các túi
nước, trong đó nước được chứa trong các túi sản
xuất chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để có khả
năng vỡ ra và giải phóng nước khi gặp các sóng
chấn động (Hình 2d).
Tại một số quốc gia khác, hệ thống chống cháy
lan truyền bị động cũng được sử dụng tại một số
quốc gia khác với các loại tương tự như trên hoặc
có sự cải tiến nhỏ:

a. Hệ thống máng nước (Đức)

40

KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ


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)
Hình 2. Một số hệ thống chống cháy nổ lan truyền bị động sử dụng nước
- Ba Lan: Sử dụng hệ thống máng nước tương
tự như Đức, lượng nước chứa trong máng là 40l.

- Pháp: Sử dụng hệ thống máng nước kết hợp
giữa kiểu Ba Lan và kiểu Đức.
- Vương quốc Anh: Các thùng chứa nước
được sử dụng có dung tích 50l và 25l. Khối lượng
nước tối thiểu là 22 lb/ft2 (0,93 kg/m2) theo mặt
cắt ngang và 40 lb/ft (59,5 kg/m) theo chiều dài
giá chứa.
- Canada: Mỏ Sparwood (B.C. Coal) và

Quinsam sử dụng loại túi treo tương tự như Nhật
Bản. Mỏ Prince sử dụng hệ thống máng nước kiểu
Đức.
3. Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền
chủ động
Hệ thống chống cháy nổ lan truyền chủ động
sẽ sẽ bao gồm ba bộ phận chính: Cảm biến, thiết
bị phân phối và vật liệu trơ gây ức chế ngọn lửa.
Thiết bị cảm biến sẽ phát hiện vụ nổ dựa trên sự
gia tăng áp lực tĩnh, nhiệt độ, bức xạ và gây ra

KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ

41


THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ
một cơ chế kích hoạt thiết bị phân phối. Các thiết
bị phân phối vật liệu trơ bằng khí nén, lị xo hoặc
vật liệu nổ.
3.1. Các bộ phận của hệ thống chống cháy

nổ lan truyền chủ động
- Cảm biến: Gồm các loại cảm biến như sau
+ Cảm biến tia cực tím: Phản ứng với bức xạ
tia cực tím phát ra từ ngọn lửa trần;
+ Cảm biến hồng ngoại: Phản ứng với những
thay đổi trong cường độ bức xạ hồng ngoại;
+ Cảm biến nhiệt ngẫu: Phản ứng với nhiệt
được cung cấp từ vụ nổ;
+ Cảm biến nhiệt cơ: Phản ứng với áp suất
động của vụ nổ;
+ Cảm biến hoạt nổ: Phản ứng với sự gia tăng
các yếu tố của vụ nổ tương tự như hệ thống bị
động;
- Bộ phận phân phối:hầu hết đều sử dụng
phương pháp dây nổ hoặc khí nén làm năng lượng
phát tán vật liệu trơ. Bộ phận phân phối thường sử
dụng một ống thép hoặc nòng súng để nén và đẩy
vật liệu trơ ra môi trường.
- Vật liệu trơ:cácloại vật liệu trơ đã được
thử nghiệm và sử dụng, bao gồm: Halon1301
(Bromotrifluoromethane), nước, bụi đá (VD: đá
vôi), natri bicarbonate, ammonium dihydrogen
phosphate, kali clorua, kali cacbonat và natri
clorua.
3.2. Một số hệ thống chống cháy nổ lan
truyền chủ động
* Hệ thống chủ động của Bỉ:
Bỉ đã phát triển một hệ thống chống cháy lan
truyền chủ động rất nhạy, có thể kích hoạt phát
tán vật liệu trơ khắp toàn bộ khu vực mỏ, bất kể

hướng bùng nổ và vận tốc. Hệ thống bao gồm một
cảm biến cơ nhiệt, bộ phận phân phối và chất ức
chế là nước.Cảm biến của hệ thống chủ động của
Bỉ bao gồm một cảm biến cơ nhiệt, nó sẽ phản ứng
với áp lực của vụ nổ, trong trường hợp áp lực quá
thấp để kích hoạt hệ thống, các cảm biến sẽ phản
ứng với sức nóng của ngọn lửa. Bộ phận cảm
biến sẽ bao gồm ba bộ phận (2 hoạt động và 1 dự
phòng) kèm theo vỏ thép bảo vệ (rộng 66,5cm, cao
30,5cm, sâu 46,5cm). Cả bộ phận cảm biến và hệ
thống đều được cách điện.Các thiết bị phân phối
bao gồm một xi lanh của polyurethane bọc trong
một ống PVC và được định vị bằng lưới thép. Bộ
phận phân phối sử dụng một dây nổ làm phương
tiện phát tán. Ống đựng nước (xilanh) có chiều dài
2m, đường kính 22,5cm, trọng lượng khơ là 10kg.

42

KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ

Tổng lượng nước chứa từ 90 ÷ 100l (Hình 3a).
* Hệ thống chủ động của Pháp:
Hệ thống chống chảy lan truyền tại Pháp sử
dụng một bộ cảm biến tia cực tím và đáy hình tam
giác có chứa vật liệu gây ức chế ngọn lửa. Các
thiết bị phân phối bao gồm máng kim loại hình tam
giác chứa được 25 lít nước. Vật liệu gây ức chế là
hốn hợp của kali bicarbonate (10kg) và bụi đá vôi
rất mịn, được xử lý đảm bảo chống thấm nước. Hệ

thống được vận hành bằng cách cảm nhận bức xạ
tia cực tím từ ngọn lửa nhưng khơng bị ảnh hưởng
bởi những nguồn sáng khác trong mỏ hầm lị như
đèn an tồn và đèn sợi đốt. Các cảm biến sẽ gửi
một xung đến ngòi nổ và phân tán vật liệu trơ. Các
ngòi nổ khởi bắn nổ một cầu chì dài 3,6m, chứa 10
gram chất nổ penthrite trên mỗi mét làm phát tán
chất trơ vào trong môi trường.
* Hệ thống chủ động của Đức:
Tại Đức đã nghiên cứu và phát triển hai loại hệ
thống chống cháy nổ lan truyền chủ động:
- Hệ thống Tremonia: Hệ thống bao gồm một
cảm biến nhiệt điện, dây nổ và máng nước chứa
80 lít nước. Cảm biến nhiệt điện phát hiện vụ cháy
nổ và gửi một xung đến các dây nổ làm vỡ máng
chứa nước. Ưu điểm của hệ thống này là khi cảm
biến bị lỗi, hệ thống vẫn làm việc tương tự như
một hệ thống chống cháy nổ lan truyền bị động
và được kích hoạt nhờ các sóng chấn động của
vụ nổ.
- Hệ thống BVS(BERGBAU Versuchsstrecke):
Hệ thống bao gồm một cảm biến tia cực tím, bộ
phận phân phối bằng khí ni tơ nén và vật chất gây
ức chế là amoni phốt phát. Cảm biến xác định vụ
nổ thơng qua ánh sáng phát ra từ vụ nổ, kích hoạt
bộ phận phân phối. Một ngịi nổ được kích hoạt,
thổi mở van của các thùng chứa, chất gây ức chế
ngọn lửa được phát tán bằng khí ni tơ cao áp. Bộ
phận phân phối bao gồm một bình xịt có dung tích
12,3 lít chứa amoni phốt phát và khí ni tơ với áp

suất là 120 bar. Hai cửa van trên bình xịt được mở
ra nhờ ngịi nổ kích hoạt và giải phóng chất gây ức
chế. Lượng chất gây ức chế được quy định là 20
kg/m2 tiết diện ngang của đường lò, có thể dập tắt
một vụ nổ với tốc độ lên đến 500m/s.
* Hệ thống chủ động của Ba Lan:
Hệ thống chủ động của Ba Lan sử dụng hai
loại cảm biến: Cảm biến nhiệt ngẫu và cảm biến
hồng ngoại. Các cảm biến hồng ngoại phản ứng
với nhiệt bức xạ. Cảm biến nhiệt ngẫu phản ứng
với cả hai sự thay đổi về quang học (ánh sáng)


THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
và nhiệt độ. Bộ phận phân phối bao gồm một xi
lanh thép chứa bột khơ, phát tán bằng khí ni tơ
nén. Các xi lanh có khả năng chứa 4 hoặc 8kg bột
khơ, nén với áp lực 120 atm bằng khí ni tơ. Xi lanh
của bộ phân phân phối được kích hoạt theo hai
cơ chế: nổ dây bằng một kíp nổ điện hoặc ngịi nổ
điện để mở đầu van teflon (van nấm).
* Hệ thống chủ động của Anh:
Các nhà khoa học Anh đã phát triển một hệ
thống chủ động được kích hoạt sử dụng cảm biến
nhiệt ngẫu kết hợp với bộ phân tán nước và khí
ni tơ nén. Hệ thống này bao gồm hai bộ cảm biến
và hai bộ phận phân tán. Các cảm biến nhiệt ngẫu
phát hiện vụ cháy – nổ và gửi tín hiệu đến bộ phân
tán, nước được phát tán ra môi trường bằng năng
lượng từ khí ni tơ nén. Bộ phận phân tán bao gồm

một bình dung tích 81 lít chứa khí ni tơ ở áp xuất
7 bar, bình khí ni tơ này được nối với bình chứa
227kg nước ở áp suất khí quyển.
* Hệ thống chủ động của Mỹ:
USBM (United States Bureau of Mines) đã phát
triển hai hệ thống chống cháy lan truyền chủ động.
Trong đó, hệ thống Cardox sử dụng một xi lanh áp
suất cao để phân tán vật liệu trơ, hệ thống Fenwal
sử dụng xi lanh áp suất thấp chứa khí ni tơ hoặc
Halon 1301. Cả hai hệ thống đều có hiệu quả cao
trong việc dập tắt các vụ nổ bụi than, tuy nhiên hệ
thống Cardox có nguy cơ gây nguy hiểm trong quá
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:
Hệ thống СЛВА được phát triển bởi Viện Mỏ
McNeil. Nguyên lý hoạt động của thiết bị tương tự
như hệ thống của Ba Lan và Anh. Thiết bị được
kích hoạt phát tán bụi trơ khi cảm biến nhiệt phát
hiện nhiệt độ từ vụ nổ (Hình 3c).
* Hệ thống chủ động của Nga:
Vụ sinh thái, công nghệ và giám sát hạt nhân
LB Nga và Viện mỏ Scochinskyi đã phát triển hệ
thống chống cháy lan truyền chủ động loại АСВПЛВ.1М. Trải qua nhiều thử nghiệm, từ năm 2005
hệ thống này được cấp phép sản xuất và áp dụng
trong các mỏ than hầm lò. Hệ thống hoạt động
dựa trên nguyên lý cảm biến áp suất khơng khí,
sau khi cảm biến nhận được áp suất của vụ nổ với
độ nhạy khoảng ≥ 0,02MPa sẽ kích hoạt mở một
bình khí nén có áp suất khoảng 10 ÷14MPa,trong

vịng 15 ÷20 mili giây, khí nén sẽ phun một lượng
bột đá (khoảng 25kg) tại phía phễu của thiết bị
tạo ra một đám mây bụi dài khoảng 30 m, nồng

độ bụi khoảng 10g/m3,thời gian tồn tại (lơ lửng
trong khơng gian đường lị) tới 370 giây để đón
đầu, dập lửa trước khi ngọn lửa kịp lan truyền tới
các khu vực khác trong hệ thống đường lị (Hình
3 d,e). Đây là hệ thơng hoạt động hồn tồn độc
lập khơng phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài.
Hệ thống АСВП-ЛВ, 1М được áp dụng rộng rãi tại
Ucraina và từ năm 2007 thiết bị được liên kết sản
xuất tại tỉnh Sơn Đông (Trung Quốc) cung cấp cho
các Công ty khai thác than tại đây.
4. Ưu, nhươc điểm của các hệ thống chống
cháy lan truyền
4.1. Hệ thống bị động
+ Nếu vụ nổ quá yếu, sóng nổ khơng thể lật đổ
các giá và giải phóng vật liệu trơ (bụi đá). Điều này
thường xảy ra khi hệ thống giá gần hơn 60m với
nguồn phát sinh vụ nổ.
+ Tại các đường lị có tốc độ gió lớn, bụi có
thể bị thổi bay ra khỏi giá làm giảm hiệu quả ngăn
ngừa bảo vệ;
+ Hệ thống sử dụng bụi đá có tác dụng tối đa
với ngọn lửa có tốc độ lan truyền từ 100 ÷ 500 m/s.
Điều này làm hạn chế khả năng ứng dụng trong
những điều kiện khác nhau của vụ cháy - nổ;
+ Với các gương đào lò và khai thác tiến nhanh,
hệ thống sử dụng bụi đá gặp phải khó khăn trong

cơng tác lắp đặt do phải di chuyển liên tục để đảm
bảo khoảng cách tối ưu.
+ 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.
+ Khi gương đào lò hoặc khai thác càng tiến
nhanh, hệ thống chống cháy lan truyền càng phải
di chuyển nhiều để đảm bảo khoảng cách theo
yêu cầu.
+ Hệ thống chống cháy lan truyền bị động có
thể bị giảm hiệu quả làm việc bởi khơng gian trống
trong đường lị, ví dụ như đường lị bị rỗng nóc.
4.2. Hệ thống chủ động
So với các hệ thống chống cháy lan truyền bị
động, hệ thống chủ động có những ưu điểm sau:
- Chất gây ức chế dập tắt cháy nổ được phân
tán bởi một nguồn năng lượng khép kín độc lập;
- Hệ thống phù hợp với những đường lị xun
vỉa chính, nơi mà thường có chiều cao nhỏ hơn
80% chiều rộng;
- Hệ thống phù hợp với những khu vực có
gương (đào lị hoặc khai thác) tiến nhanh;
- Hệ thống mang tính tiêu chuẩn an tồn cao
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 mơ đầy đủ.
- Hệ thống có thể phát hiện được giai đoạn đầu
của công tác lan truyền.
Hầu hết các hệ thống yêu cầu phải có nguồn
điện cung cấp bên ngồi, chỉ có hệ thống của Nga
hoạt động độc lập dựa trên cảm biến áp suất,
không phụ thuộc vào nguồn điện. Tại các mỏ than
hầm lò, việc cung cấp nguồn điện có cơ cấu phịng
nổ tương đối phức tạp, nhất là đối với các thiết bị
cần di chuyển liên tục theo tiến độ sản xuất. Tuy
nhiên, vấn đề này có thể khắc phục bằng cách sử
dụng pin hoặc bình ắc quy.
5. Kết luận
Dựa trên tổng hợp kinh nghiệm cho thấy, các
phương pháp chống cháy lan truyền chủ động có
nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp bị
động. Tuy nhiên, hệ thống chống cháy lan truyền
chủ động phức tạp, khó lắp đặt và gặp khó khăn
trong cơng tác di chuyển, cụm thiết bị có giá thành
cao. Các mỏ than hầm lị tại Việt Nam hiện nay có
nhiều diện sản xuất đào lò và khai thác nên khả
năng áp dụng rộng rãi hệ thống chống cháy lan
truyền chủ động phức tạp, có giá thành cao như
trên tại tất cả các đường lị có nguy cơ cháy nổ là
chưa thực tế.
Với điều kiện khí hậu nóng ẩm tại Việt Nam, các
đường lị thường xun có rị nước qua các kẽ nứt
từ bề mặt địa hình hoặc vùng đất đá lân cận. Do
đó, các hệ thống chống cháy lan truyền sử dụng

bột đá sẽ trở nên kém hiệu quả, nguyên nhân do
các bột đá sẽ bị vón cục. Ngồi ra khả năng giữ ổn
định các hệ thống sử dụng bột đá cũng gặp nhiều
khó khăn, đặc biệt tại các đường lị có lưu lượng
gió lớn.Với mục tiêu chính là nâng cao an tồn,
hiệu quả trong phịng chống cháy nổ, cùng với yếu
tố dễ dàng thực hiện gia công, lắp đặt, bảo dưỡng.
Trong giai đoạn hiện tại, phương pháp chống cháy
lan truyền bằng hệ thống túi nước treo theo kiểu
Nhật Bản được coi là khả thi, có khả năng sản
xuất nội địa cao, phù hợp với điều kiện thực tế của
các mỏ hầm lò tại Việt Nam.
Tài liệu tham khảo:
[1]. Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia QCVN
01:2011/BCT về an toàn trong khai thác than hầm
lò. BCT -2011.
[2.]. Инструкция по локализации и
предупреждению взрывов пылегазовоздушных
смесей в угольных шахтах, Москва 2013.
[3]. Отчет о научно-иследовательской
работе. Алализ действующих в угольных
шахтах систем локализации взрывов и оценка
и эффективности их применения, Москва
2014.
[4]. D. H. (Steve) Zou, S. Panawalage, Graduate
Student. “Passive and Triggered Explosion
Barriers in Underground Coal Mines- A literature
review of recent research”, Canada- 2001.

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.

44

KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ