Giáo trình Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động trong mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của giáo trình "Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động trong mỏ hầm lò" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: khí hậu mỏ hầm lò; phòng chống các sự cố cơ bản trong mỏ hầm lò; phòng chống nhiễm độc trong công nghiệp mỏ; thủ tiêu sự cố mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động trong mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

CHƯƠNG 4: KHÍ HẬU MỎ HẦM LÒ 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG Vi khí hậu là trạng thái lý học của không khí trong khoảng không gian thu hẹp gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động không khí. Điều kiện vi khí hậu trong mỏ đối với con người có thể coi là bình thường nếu như không khí mỏ, một mặt sạch về thành phần hóa học, mặt khác phải có tác dụng nhiệt phù hợp, nghĩa là phải đảm bảo sự trao đổi bình thường về nhiệt giữa cơ thể con người và môi trường xung quanh. Về mặt vệ sinh, vi khí hậu có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, bệnh tật của công nhân. Làm việc lâu trong điều kiện vi khí hậu lạnh và ẩm có thể mắc bệnh thấp khớp, viêm đường hô hấp, viêm phổi và làm cho bệnh lao nặng hơn. Vi khí hậu lạnh và khô làm cho rối loạn vận mạch thêm trầm trọng, làm giảm tiết niêm mạc, nứt nẻ da. Vi khí hậu nóng ẩm làm giảm khả năng bay hơi mồ hôi, gây rối loạn thăng bằng nhiệt, làm mệt mỏi xuất hiện thêm sớm, nó tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, gây các bệnh ngoài da. Vì vậy, để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của con người trong mỏ, chúng ta cần phải nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến khí hậu ở mỏ. Những yếu tố xác định khí hậu ở mỏ hầm lò là: nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió. Nói chung, điều kiện vi khí hậu trong mỏ hầm lò rất khác với mặt đất vì khí trời đi vào mỏ khi chuyển động qua những đường lò thì nhiệt độ và độ ẩm sẽ thay đổi nhiều. Cụ thể là nhiệt độ không khí luôn tăng và độ ẩm cũng luôn tăng. Vì vậy có thể con người luôn phải điều tiết khi đi từ nơi này qua nơi khác để tạo ra sự thích nghi mới. 4.2. NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ TRONG MỎ HẦM LÒ Ở những mỏ không sâu (50-100 m) hoặc ở những đường lò ngắn, nhiệt độ của không khí chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí trên mặt đất. Nói chung nhiệt độ không khí trong mỏ hầm lò thay đổi (ngày đêm và hàng năm) phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Những yếu tố quan trọng bao gồm: - Áp suất không khí tăng theo chiều sâu. - Nhiệt độ của đất đá trong mỏ. - Các quá trình biến đổi hóa học trong mỏ. 4.2.1. Ảnh hưởng của áp suất không khí khi xuống sâu Càng xuống sâu áp suất không khí càng tăng, tất nhiên tuân theo các quá trình biến đổi nhiệt động học. Một chất khí có tỷ nhiệt cố định thì nó tuân theo định luật biến đổi nhiệt động học sau: P.vn = const (4.1) Vì: v = 1/γ nên ta có thể viết: p(1/γ)n = const. (4.2) 75
- Quá trình đẳng áp: n = 0 (izobara). - Quá trình đẳng nhiệt: n = 1 (izotermă). - Quá trình đoạn nhiệt: n = Cp/Cv = 1,4 (adinbatic). - Quá trình đẳng tích: n = ±∞ (izocoră). Để loại trừ biến số γ trong công thức (3.2) có thể dùng phương trình trạng thái chất khí: Pv = P.1/γ = RT (4.3) trong đó: R là hằng số khí, đối với không khí khô thì R = 29,27. Từ công thức (4.3) suy ra: P1 (RT1/P1)n = P2(RT2/P2)n (4.4) Do đó: T1/T2 = (P1/P2)(n-1)/n (4.5) Trong đó: P1 và T1 là nhiệt độ và áp suất không khí ở độ cao Z1 ; P2 và T2 là nhiệt độ không khí và áp suất ở độ cao Z2. Từ định luật khí tĩnh học ta biết: dP = -γdz hay dz = -dP/γ (4.6) Lấy tích phân trong khoảng (z1 - z2) ta có: = =R (4.7) Từ công thức 3.5 ta suy ra: T = T1(P/P1)(n-1)/n (4.8) Thay T vào 3.7 ta có: Z1 - Z2 = R (4.9) Lấy tích phân vế phải và sau khi rút gọn phương trình 4.9 ta có : Z1 - Z2 = (4.10) Hay: Z1 - Z2 = = (T2 - T1) Vậy : T2 – T1 = ; đặt n/(n-1).R = grd. Ta có: T2 – T1 = (Z1 – Z2)/grd. (4.11) T2 = T1 + (Z1 – Z2)/grd (4.12) Công thức 3.12 là công thức tính sự tăng nhiệt độ khi xuống sâu, do ảnh hưởng của sự tăng áp suất khí tĩnh. Gọi grd là Gradien nhiệt độ của không khí theo chiều sâu, thứ nguyên của nó là m/0C : 76
[grd] = [z]/[T] = m/oC Nếu coi quá trình biến đổi nhiệt động học ở trong hầm lò là quá trình đoạn nhiệt n = 1,4 thì grd = 103 m/oC, nghĩa là cứ xuống sâu 103m, nhiệt độ không khí tăng 1oC. Với các mỏ nông thì con số trên không đáng chú ý, nhưng đối với mỏ xuống sâu thì lại là vấn đề hết sức nghiêm trọng. Trên thế giới có những mỏ rất sâu, ví dụ: mỏ vàng Nam Phi 3000 – 3600m, mỏ vàng Urêhan (Ấn Độ) 2950m, mỏ vàng Caraun (Nam Phi) 2830m, mỏ quặng Môrobelho (Brazin) 2460. Với chiều sâu như trên, nhiệt độ có thể tăng trên 20oC. 4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đất đá Nhiệt độ ngoài thường chỉ ảnh hưởng đến nhiệt độ của lớp đất đá trên mặt lớp này dày khoảng 25 - 30m. Trong miền này nhiệt độ của đất đá thay đổi theo nhiệt độ ở ngoài trời. Sau miền này là miền đẳng nhiệt, ở độ sâu này nhiệt độ của đất đá quanh năm không thay đổi và bằng nhiệt độ trung bình của địa phương. Dưới lớp đất đá này nhiệt độ tăng dân theo chiều sâu: Sự tăng nhiệt độ hầu như tuân theo định luật bậc nhất, có thể tính nhiệt độ đất đá dưới sâu theo công thức sau: Tx = T0 + , oC (4.13) trong đó: Tx - Nhiệt độ cần tìm ở độ sâu Hx > H0. T0 - Nhiệt độ ở mức đẳng nhiệt có độ sâu H0. grd - Gradien địa nhiệt của địa phương, m/oC. Gradien địa nhiệt gần bằng gradien nhiệt độ và nó thay đổi theo từng loại mỏ, từng loại đất đá, ngoài ra còn phụ thuộc vào tính chất của vùng khoáng sản (ví dụ ruộng mỏ quặng có grd lớn hơn grd ở vùng mỏ than). Bảng 3.1 cho trị số grd của một số vùng. Sau khi khảo sát grd ở các vùng khác nhau, ở Ba Lan đã tổng kết như sau: - Mỏ than khói: grd = 15m/oC. - Mỏ than đá: grd = 30 – 35m/oC. - Mỏ quặng: grd = 40 – 45m/oC. Bảng 4.1. Trị số Gradien địa nhiệt ở một số vùng Vùng Than Grd Vùng mỏ quặng Grd Bể than Nước m/0C Mỏ Loại Nước m/0C quặng PasdeCalais Pháp 15-27 Iachimov Ur Tiệp 22-35 Ruhr Tây Đức 28 Kalgoorlie Au Úc 33-34 Chaderoi Bỉ 32-50 Coolgardie Donbas Liên Xô 30-33 Morovelho Au Brazin 75 (cũ) 77
Silezia Orange Superizară Ba Lan 33-35 Transvaal Au Nam Phi 89-139 Anh 22-65 Przybram Pb Tiệp 59-79 ValeoJiului Rumani 33 Lacul Nam Tư 10 Superior Cu Mỹ 123 Qua các số liệu trên ta thấy rằng ở mỏ quặng nhiệt độ đất đá khi xuống sâu tăng chậm hơn ở mỏ than. Nhiệt độ của không khí khi đi vào mỏ có sự thay đổi và sự thay đổi đó là kết quả quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí qua mỏ và đất đá xung quanh lò, trên đường gió chuyển dịch. Sự trao đổi nhiệt giữa đất đá và không khí phụ thuộc vào thời gian và không gian. Về mùa hè vì nhiệt độ của không khí ở bên ngoài cao hơn nhiệt độ của đất đá, nên khi vào mỏ, không khí truyền nhiệt cho đất đá, do đó lạnh dần làm cho ta có cảm giác mát hơn ở ngoài mặt đất, đến một độ sâu nhất định không khí bắt đầu thu nhiệt của đất đá và nóng dần lên. Về mùa đông, nhiệt độ không khí bên ngoài thấp hơn nhiệt độ đất đá, khi vào mỏ không khí thu nhiệt của đất đá và nóng dần lên. Nhiệt độ của đất đá trong một đường lò có thể tính tương đối chính xác theo những công thức của Stốc và Chéc - níc. - Đối với những lò bằng, với chiều dài x mét. t = t0 - (4.14) Đối với giếng đứng: t = tm + [độ] (4.15) trong đó: t0 - Nhiệt độ ban đầu của đất đá, oC ta - Nhiệt độ của không khí khi đi vào mỏ, oC tm - Nhiệt độ trung bình hàng năm, oC H - Chiều sâu của giếng, m grd - Gradien địa nhiệt, m/oC. Trị số của hệ số C có thể tính theo công thức: C= (4.16) trong đó: α - Hệ số dẫn nhiệt (xem bảng 3.2) P - Chu vi đường lò, m G - Lượng gió qua lò trong 1 đơn vị thời gian tính bằng kg/s CP - Tỷ nhiệt đẳng áp của không khí. 4.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài trời và cường độ gió 78
Như trên ta thấy chỉ có mỏ nông (50-100m) và đoạn lò bằng không dài nhiệt độ không khí trong mỏ mới chịu ảnh hưởng nhiệt độ bên ngoài trời. Còn ở mỏ sâu và chiều dài đường lò bằng khá hơn thì hầu như không chịu ảnh hưởng. Từ miếng giếng (hoặc lò bằng) đến nơi nhiệt độ không phụ thuộc bên ngoài có khoảng cách khoảng 1200 - 1500m. Ở những mỏ sâu, nhiệt độ của không khí nói chung thấp hơn nhiệt độ của đất đá, từ đó suy ra rằng khi tốc độ gió càng lớn, sự chênh lệch nhiệt độ giữa đất đá và không khí cũng càng lớn, nghĩa là không khí dịch chuyển làm lạnh vách lò, kết quả là tạo ra quanh tiết diện lò một “vành làm lạnh”. Vành làm lạnh có vai trò quan trọng trong việc trao đổi nhiệt giữa đất đá và không khí qua mỏ. Qua theo dõi ở mỏ Rua (Tây Đức) thấy rằng: những ngày đầu tiên mới đào lò, vành làm lạnh tiến triển khác nhanh (5cm/ngày) sau đó chậm dần. Sau 1-2 năm thì hầu như hoàn toàn dừng lại ở chiều sâu 12-20m đối với sa thạch, 8-10m đối với diệp thạch sét và 3-5m trong than. Cách miệng gió vào 1200 -1500m nhiệt độ không khí chỉ thấp hơn nhiệt độ đất đá khoảng 2-3oC và phạm vi làm lạnh còn rất nhỏ. 4.2.4. Ảnh hưởng của các nhân tố khác Ngoài các nhân tố nói trên còn một số nhân tố khá quan trọng trong việc làm tăng nhiệt độ trong hầm lò như: quá trình ôxy than, quá trình mục nát gỗ chống lò, quá trình phong hóa đất đá và quặng trong mỏ, máy móc làm việc (động cơ điện, động cơ nhiệt, đèn điện), người thở và đốt đèn đất. Lêhman đã điều tra ở mỏ than Rua, ở độ sâu 1000m, với sản lượng 2000 tấn/ngày, lượng gió cung cấp 167m3/s, cho ra bảng tỷ lệ tỏa nhiệt như ở bảng 3.3. Bảng 4.2. Tỷ lệ tỏa nhiệt trong mỏ Nguồn nhiệt % Nguồn nhiệt % Nhiệt từ đá 50 Máy móc 3,3 Ôxy hóa than 30 Đá sụt 0,5 Nước ngầm 12 Nổ mìn 0,13 Người 4 Đèn điện 0,07 Bảng 4.3. Hệ số dẫn nhiệt theo Batzel Kiểu chống lò Theo tốc độ gió Không chống đổ bê tông α = 3,5 + 7.v0,8 Khung sắt xây cuốn tròn gỗ α = 2,5 + 6,5v0,6 Trong điều kiện mỏ nông nếu không đảm bảo thông gió tốt, quản lý các lò cũ 79
kém, không bịt các họng sao đi qua làm mất gió thì sự tỏa nhiệt do quá trình ôxy hóa than, mục nát gỗ chống lò,... sẽ chiếm vai trò lớn trong việc làm nóng bầu không khí. 4.3. ĐỘ ẨM CỦA KHÔNG KHÍ TRONG HẦM LÒ 4.3.1. Độ ẩm của không khí Trong không khí mỏ bao giờ cũng có một lượng hơi ẩm và lượng này thường lớn hơn so với hơi ẩm của không khí ngoài trời. Khi có điều kiện hơi ẩm được bổ sung và tăng lên đến trị số bão hòa. Với những điều kiện áp suất và nhiệt độ không khí khác nhau, độ bão hòa hơi ẩm của không khí cũng khác nhau. Để biểu thị độ ẩm của không khí ngoài trời ta đã đưa ra các khái niệm: - Độ ẩm tuyệt đối: là trọng lượng hơi nước chứa trong 1m 3 không khí ẩm (hỗn hợp không khí khô và hơi nước), đơn vị là g/cm3, ký hiệu là d. - Độ ẩm bão hòa (hàm ẩm) : là trọng lượng hơi nước tối đa chứa trong 1m3 không khí ẩm ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nào đó, đơn vị là g/m3, ký hiệu là D. - Độ ẩm tương đối: là tỷ số tính theo % giữa độ ẩm tuyệt đối và độ bão hòa tại cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất, người ta thường ký hiệu độ ẩm tương đối là φ. Nếu như : φ = 0% thì không khí khô tuyệt đối. φ < 40% không khí khô. φ = 40 - 60% không khí tương đối khô. φ = 60 - 80% bình thường. φ = 80 - 100% không khí ẩm thấp. 4.3.2. Qui luật thay đổi độ ẩm trong mỏ Trong hầm lò độ ẩm thay đổi khá lớn, gần mặt đất độ ẩm gần giống bên ngoài, nhưng vào trong lò độ ẩm tăng lên rất nhanh, vì trong lò có nhiều nguồn nước: nước ngầm, nước dột từ mặt đât, từ các lò cũ, nước công nghiệp,... Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, độ ẩm không khí ngoài trời khá cao, độ ẩm của không khí trong lò lại càng cao. Theo một số tài liệu khảo sát thì độ ẩm của không khí ở các mỏ Việt Nam vào khoảng 85 - 90% (ở lò cái vận tải, lò chợ...) và cao nhất là 95-100% ở lò thoát gió và các lò cụt và điều kiện thông gió kém. Mỏ càng sâu (80-100 m), nước mạch càng ít, nước ngầm trong đá giảm đồng thời nhiệt độ đất đá tăng lên, do đó độ ẩm trong mỏ cũng giảm dần. Trong các mỏ muối, đặc biệt là muối ăn và muối kali, do muối hút nước rất mạnh và nước mạch ít, cho nên độ ẩm của không khí trong mỏ rất nhỏ φ = 15-25%. Độ ẩm còn thay đổi theo mùa: Ở ngoài trời độ ẩm về mùa hè cao hơn mùa đông (vì mưa nhiều); ở trong lò sự khác biệt độ càng lớn vì lẽ về mùa hè nhiệt độ trong lò thấp hơn nhiệt độ bên ngoài, không khí vào lò bị co lại, do đó lượng hơi nước trong một đơn vị thể tích tăng lên. Ngược lại, mùa đông khi vào lò nhiệt độ không khí tăng lên, không khí dãn nở làm lượng hơi ẩm chứa trong 1 đơn vị thể tích giảm xuống. 80
Trong kỹ thuật thông gió, việc phun nước sàn có thể làm không khí ẩm ướt, cũng có thể làm không khí khô ráo. Nếu hạt nước phun ra có nhiệt độ thập hơn nhiệt độ tới hạn của không khí thì sẽ làm không khí khô hơn, còn nếu hạt nước phun ra có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của không khí sẽ làm không khí ẩm hơn. Điểm tới hạn là điểm có φ = 100%. Quá trình làm khô không khí cũng là quá trình làm lạnh không khí. Song quá trình làm lạnh không khí là quá trình làm lạnh hoặc làm nóng không khí, muốn hiểu được vấn đề đó phải hiểu được nhiệt độ nước. Khi làm khô không khí, có nghĩa phun vào không khí những hạt nhỏ như sương mù có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn của không khí, nó có thể làm hơi ẩm trong không khí ngưng tụ thành những giọt nước rơi xuống, làm không khí đồng thời mang theo nhiệt. Còn khi làm ẩm không khí, nếu nhiệt độ hơi ẩm cao hơn không khí, không khí sẽ thu nhiệt và nóng lên, nếu nhiệt độ hơi ẩm thập hơn không khí, không khí sẽ tỏa nhiệt và lạnh đi. 4.4. TỐC ĐỘ GIÓ TRONG MỎ 4.4.1. Tốc độ gió Vì rằng lượng gió được đưa vào các khu vực khi đi qua mỗi đường lò là con số đã qui định, trong khí đó tiết diện đường lò luôn thay đổi do bị nén bẹp và do yêu cầu khác nhau về tiết diện đối với từng loại lò... nên tốc độ gió trong mỗi loại lò, trong mỗi khu vực của mỏ thường rất khác nhau. Nhân tố này cũng như nhiệt độ và độ ẩm, làm cho cơ thể khi đi lại trong mỏ luôn luôn phải điều tiết để chống lại sự thay đổi điều kiện khí hậu bên ngoài tác dụng vào cơ thể. Tốc độ gió thực tế phải thoả mãn yêu cầu Để đảm bảo yêu cầu về lượng gió, đồng thời xét tới các điều kiện khác nhau như phòng bụi và xét tới sự chịu đựng của con người. Qui chuẩn an toàn qui định tốc độ gió lớn nhất trong mỏ hầm lò như ở bảng 4.4 và bảng 4.5; đồng thời còn qui định tốc độ ở một số trường hợp đặc biệt dùng làm chỉ tiêu kiểm tra hoặc tính toán thông gió (theo QCVN 01:2011/BCT trong khai thác hầm lò). Bảng 4-4. Quy định vận tốc gió lớn nhất cho phép trong các đường lò vmax TT Loại đường lò Đơn vị tính Số lượng 1 Lò chợ m/s 4 2 Lò xuyên vỉa m/s 8 3 Lò vận chuyển hoặc thông gió chính m/s 8 81
4 Lò thượng, lò hạ m/s 8 5 Các loại lò bằng khác m/s 6 6 Giếng trục vật liệu và người m/s 8 7 Giếng chỉ dùng để vận tải m/s 12 8 Giếng thông gió và rãnh quạt m/s 15 9 Cầu gió m/s 10 Bảng 4-5. Quy định vận tốc gió nhỏ nhất cho phép trong các đường lò vmin TT Loại đường lò Đơn vị tính Số lượng 1 Lò chợ m/s 0,25 2 Đường lò có tiết diện ngang  5 m2 m/s 0,2 3 Đường lò có tiết diện ngang  5 m2 m/s 0,4 Ghi chú: 1. Ở luồng gương khấu than sử dụng tổ hợp cơ giới hóa được phép của giám đốc mỏ cho phép tốc độ gió đến 6 m/s khi không có người ở luồng bụi do combai làm việc gây ra và ở các vỉa có độ ẩm tự nhiên của than cao hơn 8%. 2. Nếu nhiệt độ không khí thấp hơn 160C, tốc độ gió trong các gương lò khấu than và lò cụt đang hoạt động không được vượt quá 0,75 m/s và nếu để làm loãng các khí độc mà không yêu cầu tốc độ gió lớn. 3. Trong một số trường hợp đặc biệt cho phép thực hiện sửa chữa giếng với tốc độ gió lớn hơn 8m/s. Trường hợp này phải có biện pháp đặc biệt do cơ quan quản lý có thẩm quyền phê duyệt. Ngoài những qui định trên, qui phạm an toàn còn qui định các tốc độ gió sau: 1. Tốc độ gió trung bình ở luồng gương lò khấu và gương lò cụt trong mỏ có khí nổ không nhỏ hơn 0,25 m/s; 2. Ở các mỏ xếp loại 3 và lớn hơn theo khí metan tốc độ gió trung bình không được nhỏ hơn 0,5 m/s ở các vị trí sau: - Ở gương lò cụt đào theo vỉa dày thoải, hoặc vỉa dốc có chiêu dày lớn hơn hoặc bằng 2 m có thoát khí metan. - Ở các lò cụt có chiều dài 100 m và lớn hơn trong phạm vị cách nóc 10 m có vỉa than hoặc sa thạch chứa khí. 3. Tốc độ gió trung bình khi đào giếng và đào sâu thêm giếng đứng, giếng gió, lò cụt của mỏ không có khí nổ và ở các gương lò còn lại được thông gió bằng hạ áp chung (trừ các loại buồng, hầm) không được nhỏ hơn 0,15 m/s. 4. Cho phép tốc độ gió không quá 8m/s khi tiến hành sửa chữa ở giếng và khi có người đi lại trong ngăn giếng có đặt thang. 82
4.4.2. Đo tốc độ gió Tốc độ gió trong mỏ hầm lò đo bằng máy đo cầm tay. Có rất nhiều loại máy đo cầm tay. Máy đo gió cầm tay thường dùng là máy kiểu “gáo” và kiểu “cánh”. 4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ HẬU ĐỐI VỚI CƠ THỂ Nhiệt độ không khí và sự lưu chuyển không khí quyết định sự trao đổi nhiệt bằng đối lưu, nhiệt độ bề mặt các vật quanh ta như: tường, trần, sàn, máy móc,… quyết định sự trao đổi nhiệt bằng bức xạ, độ ẩm không khí và nhiệt độ quyết định sự trao đổi nhiệt bằng bay hơi mồ hôi. Biết được các yếu tố vi khí hậu để tìm biện pháp thay đổi, tạo điều kiện cho cơ thể duy trì được sự cân bằng nhiệt thuận lợi. 4.3.1. Ảnh hưởng của vi khí hậu nóng a. Biến đổi về sinh lý nhiệt độ: da đặc biệt là da trán rất nhạy cảm đối với nhiệt độ không khí bên ngoài. Biến đổi về cảm giác nhiệt của da trán như sau: 28  29oC Cảm giác lạnh 29  30oC Cảm giác mát 30  31oC Cảm giác dễ chịu o 31,5  32,5 C Cảm giác nóng o 32,5  33,5 C Cảm giác rất nóng 33,5oC Cảm giác cực nóng Thân nhiệt (ở dưới lưỡi) nếu thấy tăng thêm 0,31oC là cơ thể có sự tích nhiệt. Thân nhiệt ở 38,5oC được coi là nhiệt báo động, có sự nguy hiểm, sinh chứng say nóng. b. Chuyển hóa nước: Cơ thể người hàng ngày có sự cân bằng giữa lượng nước ăn uống vào và thải ra; ăn uống vào từ 2,53 lít và thải ra khoảng 1,5 lít qua thận, 0,2 lít qua phân, lượng còn lại theo mồ hôi và hơi thở để ra ngoài. Làm việc trong điều kiện nóng bức, lượng mồ hôi tiết ra có thể từ 57 lít trong một ca làm việc, trong đó mất đi một lượng muối ăn khoảng 20 gam, một số muối khoáng gồm các ion Na, K, Ca, Fe, I và một số nguyên tố C, B1, PP. Do mất nhiều nước, tỷ trọng máu tăng lên, tim phải làm việc nhiều để thải lượng nhiệt thừa của cơ thể (chuyển một lít máu ra ngoài làm mất đi một lượng nhiệt khoảng 2,5 kcal). Vì thế nước qua thận còn 1015% so với mức bình thường, nên chức năng thận bị ảnh hưởng. Mặt khác do mất nhiều nên phải uống nước bổ sung, nên làm cho dịch vị bị loãng ra, làm mất cảm giác thèm ăn và ăn mất ngon, chức năng thần kinh bị ảnh hưởng làm giảm sự chú ý, giảm phản xạ, kéo dài thời gian phản ứng nên dẫn tới dễ bị tai nạn. c. Bệnh lý: Trong điều kiện vi khí hậu nóng, các bệnh thường tăng lên gấp đôi so với lúc bình thường. Rối loạn bệnh lý do vi khí hậu nóng thường gặp là chứng say nóng và chứng co giật, làm cho con người bị chóng mặt, đau đầu, buồn nôn và đau thắt 83
lưng. Thân nhiệt có thể lên cao tới 3940oC, mạch nhanh, nhịp thở nhanh. Trường hợp nặng cơ thể bị choáng, mạch nhỏ, thở nông. 4.3.2. Ảnh hưởng của vi khí hậu lạnh Lạnh làm cho cơ thể mất nhiệt nhiều, nhịp tim, nhịp thở giảm và tiêu thụ ôxy tăng. Lạnh làm cho các cơ vân, cơ trơn co lại gây hiện tượng nổi da gà, các mạch máu co thắt sinh cảm giác tê cóng chân tay, vận động khó khăn. Trong điều kiện vi khí hậu lạnh dễ xuất hiện một số bệnh viêm dây thần kinh, viêm khớp, viêm phế quản, hen và một số bệnh mãn tính khác do máu lưu th«ng kém và sự đề kháng của cơ thể giảm. 4.3.3. Ảnh hưởng của bức xạ nhiệt Trong các phân nóng, các dòng bức xạ nhiệt chủ yếu do các tia hồng ngoại có bước sóng đến 10 µm, khi hấp thụ tia này tỏa ra nhiệt, bức xạ nhiệt phụ thuộc vào độ dài bước sóng, cường độ dòng bức xạ, thời gian chiếu xạ, diện tích bề mặt chiếu, gián đoạn hay liên tục, góc chiếu, luồng bức xạ và quần áo. Các tia hồng ngoại trong vùng ánh sáng thấy được và các tia hồng ngoại có bước sóng đến 1,5µm có khả năng thấm sâu vào cơ thể, ít bị da hấp thụ. Vì thế lúc làm việc dưới nắng có thể bị chứng say nắng do các tia hồng ngoại có khả năng xuyên qua hộp sọ nung nóng màng não và các tổ chức. Những tia có bước sóng khoảng 3 µm gây bỏng da mạnh nhất. Điều đó chứng tỏ không những cần bảo vệ khỏi ảnh hưởng của nhiệt độ cao mà cả nhiệt độ thấp. Ngoài ra, tia hồng ngoại còn gây các bệnh giảm thị lực, đục nhân mắt,… Tia tử ngoại có 3 loại: - Loại A có bước sóng từ 400315 nm - Loại B có bước sóng từ 315280 nm - Loại C có bước sóng nhỏ hơn 280 nm Tia tử ngoại A xuất hiện ở nhiệt độ cao hơn, thường có trong tia lửa hàn, đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, tia tử ngoại B thường xuất hiện trong các đèn thủy ngân, lò hồ quang,… Tia tử ngoại gây các bệnh về mắt như giảm thị lực, bỏng da, ung thư da. Tia laze hiện nay được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp, trong nghiên cứu khoa học, nó gây bỏng da, bỏng võng mạc,… 4.4. ĐIỀU HÒA KHÍ HẬU Nội dung của vấn đề điều hoà khí hậu là tìm sự phối hợp tốt nhất giữa 3 thông số: nhiệt độ (t), độ ẩm tương đối () và tốc độ gió (v), đảm bảo sự toả nhiệt của cơ thể vừa đủ mức chịu đựng trong lao động sản xuất. 1. Sự toả nhiệt của cơ thể . - Nhiệt độ trong cơ thể con người luôn duy trì ở 370C, nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn đều do trạng thái của bệnh. - Mặt khác có thể con người luôn sản ra một lượng nhiê ̣t nhất định. + Làm việc bình thường: 2200  2400 KCal/ng.đ 84
+ Lao động nặng nhọc: 4500  5000 Kal/ng.đ. Lượng nhiệt có tác dụng sưởi ấm cơ thể khi nhiê ̣t đô ̣ bên ngoài thấp hơn. Nhưng khi nhiê ̣t đô ̣ bên ngoài cao hơn nhiê ̣t đô ̣ cơ thể nên cơ thể phải thoát nhiệt. 2. Các dạng thoát nhiệt của cơ thể. a. Bức xạ nhiệt. Tất cả các vật nóng đều sinh ra xức bạ nhiệt. Do đó nếu như nhiê ̣t đô ̣ ngoài môi trường cao thì bức xạ bên ngoài nhiều hơn lượng bức xạ từ cơ thể và khi đó có thể không thoát nhiệt được. b. Nguồn đối lưu. Nguồn nhiệt có thể thông qua môi trường trung gian là không khí để thải bớt nhiệt thông qua chuyển động nhiệt của không khí. Tuy nhiên điều kiện này không thực hiện được khi nhiê ̣t đô ̣ môi trường tăng cao. c. Thoát nhiệt bằng bay mồ hồi. Khi mồ hôi bay hơi người ta tính được là cứ 1lít mồ hôi thoát được 900KCal do đó cơ thể thoát nhiệt theo con đường này là chủ yếu nhất. Tuy nhiên nếu như độ ẩm không khí cao thì khả năng bay hơi mồ hôi bị giảm. Khi đó mồ hôi sẽ nhỏ thành giọi làm cơ thể mất nước. Muốn làm tăng khả năng bay hơi của mồ hôi thì ta có thể làm tăng tốc độ gió, khi đó tạo cho con người cảm giác dễ chịu. Cảm giác đó tương tự như con người ở nhiê ̣t đô ̣ thích hợp, khi không có gió thì gọi là nhiê ̣t đô ̣ hiệu dụng (thd). = 1,94. (4.17) ta : Nhiê ̣t đô ̣ được đo bằng nhiệt kế buộc dẻ ướt (phụ thuộc vào độ ẩm không khí). Tk: Nhiê ̣t đô ̣ được đo b30ằng nhiệt kế không buộc dẻ (t0 không khí môi trường). v - Vận tốc gió trong môi trường đó. Ở Việt Nam thd thích hợp với cơ thể con người từ 23  250. VD: tk = 300 ; ta = 250  v = 1,6 m/s Sẽ tạo cho con người cảm giác dễ chịu. Theo quy chuẩn an toàn 2011 tk  300C (không khí trong lò). 3. Điều hoà khí hậu. Những biện pháp điều hoà khí hậu trong mỏ bao gồm: - Làm lạnh không khí - Sưởi ấm không khí - Làm khô không khí a. Làm lạnh không khí Có thể thực hiện nhờ các biện pháp sau: 85
- Tăng tốc độ gió: Tăng tốc độ gió sẽ làm giảm khả năng bị đốt nóng của không khí. Việc điều hoà này không phải bao giờ cũng có thể thực hiện được vì tốc đô ̣ gió bị giới hạn, mặt khác khi quạt gió phải làm việc tăng nghĩa là không kinh tế. - Sử dụng nén khí: Mục đích của phương pháp này nhằm làm lạnh không khí nhưng không kinh tế. - Làm lạnh không khí bằng hệ thống đường ống dẫn nước: Nước dịch chuyển trong đường ống nhờ bơm nước sẽ thu nhiệt của không khí mỏ và nhiệt này bị mất nhờ một tháp làm lạnh trên mắt đất. - Làm lạnh bằng cách phun nước: Biện pháp này chỉ nên sử dụng ở những mỏ khô, vì nó tuy có tác dụng làm lạnh không khí nhưng làm tăng độ ẩm. b. Làm khô không khí. Biện pháp này nhằm mục đích giảm độ ẩm và gián tiếp tạo điều kiện vi khí hậu trong mỏ tốt hơn. Để thực hiện biện pháp này cần thực hiện thoát nước ở giếng, đường lò hoặc dẫn nước đi theo đường ống.. c. Sưởi ấm không khí. Biện pháp này sử dụng vào mùa đông, nhằm loại trừ sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ khi công nhân đang từ nơi ấm chuyển đến nơi lạnh. Biện pháp này thực hiên bằng cách dùng những lò sưởi đặc biệt, thường thì người ta đun nóng một lượng nhỏ không khí đưa vào luồng gió chính trong mỏ. Chương 5 PHÒNG CHỐNG CÁC SỰ CỐ CƠ BẢN TRONG MỎ HẦM LÒ 5.1. SỰ CỐ CHÁY MỎ. 5.1.1. Đại cương về cháy mỏ. 1. Khái niệm. 86
Cháy mỏ là hiện tượng cháy xảy ra trong mỏ. Cháy có thể bắt đầu từ trong mỏ hoặc cháy có thể lan truyền từ mặt đất vào mỏ. Điều kiên để sự cháy xẩy ra ở trong mỏ bao gồm: - Khí ôxi. - Nhiên liệu cháy - Nguồn gây cháy(lửa) Tuỳ theo nguyên nhân phát sinh ra cháy mỏ mà có thể phân thành hai nhóm: cháy ngoại sinh do tác dụng của xung lượng nhiệt bên ngoài và cháy nội sinh do khoáng sàng tự cháy. VD: Cháy mỏ thường xuất hiện ở Việt Nam trước những năm 90. - Năm 1979 - Cháy công trường Hữu Nghị Hà Lầm - Cuối năm 1978 đầu 1979 cháy ở khu 3 công trường Lô ̣ Trí mỏ TN. - Năm 1984 cháy V7 Vàng Danh. - Năm 2004 cháy tại vỉa 24 khu Tràng Bạch Công ty than Hồng Thái * Hậu quả của cháy mỏ: - Gây tổn thất to lớn nó có thể gây mất hàng chục vạn tấn than. - Phá huỷ nhiều đường lò, máy móc thiết bị. - Công nhân nghỉ việc ngừng sản xuất trong thời gian dài. 2. Phân loại đám cháy. a. Phân loại theo vị trí đám cháy: - Cháy trên mặt mỏ. - Cháy trong hầm lò. b. Phân loại theo nguyên nhân: - Đám cháy nội sinh: Do than có tính ô xy hoá cao tích nhiệt tự gây cháy gọi là than có tính tự cháy. - Đám cháy ngoại sinh: Do các ngọn lửa từ bên ngoài gây ra. 5.1.2. Phòng chống sự cố cháy ngoại sinh. 1. Các nguyên nhân cháy ngoại sinh. - Do sự cố về điện: VD: + Hiện tượng quá tải trong động cơ. + Do các mối nối cáp do điện trở tiếp xúc quá lớn gây cháy... Do chập mạch... - Vi phạm các quy tắc về hàn. - Chuyển từ cháy nổ CH4, nổ bụi than gây ra cháy. - Nổ mìn với thuốc và kíp không an toàn. - Do ma sát giữa các bộ phận của máy móc và các cơ cấu. - Do con người vô ý cầm các vật phát lửa vào lò gây cháy. 87
2. Các biện pháp phòng chống cháy ngoại sinh. - Chống các sự cố do thiết bị điện gây ra, bằng cách các mạng điện trong hầm lò là mạng trung tính không tiếp đất, lắp đặt đầy đủ các hệ thống rơ le bảo vệ động cơ, rơ le dò bảo vệ dòng điện cựa đại, cực tiểu. - Thuốc nổ và kíp nổ đúng chủng loại trong hầm lò. - Phòng chống nổ Mêtan thật tốt. - Xây dựng nội quy công tác phòng chống cháy nổ trong mỏ, nghiêm cấm mọi người mang vật phát ra lửa vào lò. - Mạng đường lò cố định phải được lắp đường ống cố định để cứu hoả. - Trong sơ đồ thủ tiêu sự cố hàng năm của mỏ phải dự kiến sự cố cháy mỏ. Khi lập song sơ đồ thủ tiêu sự cố phải hướng dẫn đầy đủ và chi tiết cho công nhân. 5.1.3. Phòng chống sự cố cháy nội sinh. 1. Nguyên nhân gây cháy nội sinh. Do tính chất của một số khoáng sản, nó có thể cháy ở nhiệt độ tự cháy. Nhiều công trình nghiên cứu thấy rằng, dưới nhiệt độ tới hạn 80 0C sự tự cháy xảy ra rất chậm. Khi vượt quá giới hạn này thì quá trình cháy xảy ra nhanh hơn. Nếu có sự cân bằng giữa lượng nhiệt toả ra do quá tình ôxy hoá khoáng sản và lượng nhiệt truyền vào môi trường thì sự tự cháy có thể bị dập tắt. Còn nếu tốc độ sinh nhiệt lớn hơn tốc độ truyền nhiệt và nhiệt độ của khối khoáng sản đạt tới nhiệt độ cháy thì nó sẽ cháy. - Yếu tố lý hoá: Hàm lượng chất bốc cũng như độ rỗng của than càng cao thì khả năng cháy càng lớn. - Yếu tố địa chất: Chiều dày, hàm lượng khí trong vỉa mức độ đá kẹp và góc dốc của vỉa ảnh hưởng tới tính tự cháy của than. - Các yếu tố kỹ thuật: Thứ tự khai thác các vỉa, thứ tự khai thác các lớp trong vỉa, phương pháp khai thác, tốc độ khai thác phương pháp điều khiển đá vách, vị trí thông gió và vị trí các công trình thông gió. 2. Các giai đoạn tự cháy vỉa than và dấu hiệu phát hiện. a. Giai đoạn ôxy hoá than: Giai đoạn này xảy ra ở bất kỳ đâu khi than được tiếp xúc với ôxy. Do đó giai đoạn này không phát hiện được. b. Giai đoạn ủ nhiệt: Nó chỉ xảy ra ở những nơi mà quá trình ôxy hoá rất mạnh mẽ mà nhiệt không bị phân tán và thông thường xảy ra ở vị trí có nhiều than vụn (vì diện tích tiếp xúc với ôxy lớn) và phải có lượng gió rò đi qua (rò gió cung cấp ôxy nhưng không phân tán nhiệt độ). Dấu hiệu nhận biết giai đoạn này là thấy không khí oi nồng (vì nhiệt độ cao và độ ẩm cao) hàm lượng khí CO2 lớn. 88
c. Giai đoạn làm khô than: Khi nhiệt độ tăng lên thì không chỉ có nước trong than bay hơn mà chất bốc có trong than cũng thoát ra khỏi than (chất bốc là những chất ở thể lỏng). Dấu hiệu nhận biết ở giai đoạn này là thấy ở vỏ chống và đất đá hông lò có những giọt nước bám lên (đất đá đổ mồ hôi) và trong không khí có mùi thơm của Hác ín và Benzen. d. Giai đoạn bốc cháy: Khi nhiệt độ khối than tăng cao và chất bốc thoát ra ở nhiệt độ cao thì nó sẽ bén ngọn lửa gây cháy. 3. Các vị trí gây cháy nội sinh. - Tất cả những nơi có nhiều than vụn và nơi có gió rò đi qua đều dễ cháy nội sinh ở các đặc điểm. + Khoảng chống đã khai thác dùng phát hoả toàn phần. + Nơi 2 đường lò giao nhau. + Các Bun ke trữ than tạm thời. 4. Các biện pháp phòng cháy nội sinh. - Triệt để áp dụng các biện pháp của phòng cháy ngoại sinh và kết hợp với các biện pháp sau: - Tất cả các vì chống cố định trong lò là vật liệu không cháy. - Khai thác triệt để không để lại than. - Không áp dụng phá hoả toàn phần đá vách thay vào đó là chèn lò thay các trụ than bằng các giải đá chèn. - Nơi các đường lò giao nhau thì đường lò bên dưới phải được đổ bên tông liền khối tính từ điểm giao nhau ra 2 bên. Hình 5.1: Ngăn ngừa cháy đoạn lò xuyên vỉa đi qua vỉa than - Sơ đồ thông gió phải phù hợp để rò gió là nhỏ nhất. 5.1.4. Dập tắt đám cháy và khắc phục hậu quả cháy mỏ 5.1.4.1. Những vấn đề chung về chống cháy Chống cháy và thủ tiêu cháy mỏ bao gồm công tác phát hiện vị tâm điểm cháy, ngăn ngừa vùng cháy mở rộng, cách ly hoặc dập tắt ngọn lửa cũng như các biện pháp 89
loại trừ hoặc hạn chế hậu quả do cháy gây ra. Cuối cùng cần triệt tiêu cháy hoàn toàn và lập lại chế độ làm việc bình thường. Để xây dựng kế hoạch hoạt động, cần nắm vững các điểm chính sau đây: - Địa điểm nơi cháy, khả năng dễ hay khó hoặc không thể đi vào trung tâm cháy được; - Mức độ mở rộng và tăng cường độ cháy. - Các điều kiện của mỏ và nơi xảy ra cháy. Khi phát hiện cháy mỏ phải lập luôn phương án chống cháy. Phương án này bao gồm các nội dung: - Xác định vùng nguy hiểm, sự cần thiết phải đưa các công nhân tham gia chống cháy ra khỏi vùng nguy hiểm; - Xử lý kịp thời cháy mỏ bằng các phương pháp tích cực; - Ngăn ngừa các vụ nổ; - Loại trừ nguy cơ lan tràn khí cháy trong mỏ; - Loại bỏ đường dây có điện và ống dẫn khí nén ở vùng nguy hiểm. - Áp dụng chế độ thông gió đặc biệt, các biện pháp bắt buộc trong trường hợp thực hiện chống cháy không tích cực. Vùng nguy hiểm bao gồm tất cả các đường lò, bắt đầu từ vị trí cháy xảy ra đến các tấc cả các nơi mà khí cháy có thể hoặc chuyển dịch qua trong suốt thời gian chữa cháy. Việc di chuyển của khí cháy có thể theo các đường lò hoặc gián tiếp qua khoảng đã khai thác. Việc đưa người ra khỏi vùng nguy hiểm trực tiếp cần phải tiến hành ngay tức khắc; còn đối với những công nhân ở vùng nguy hiểm gián tiếp thì phải báo động khi phát hiện ra nơi khí cháy. 5.1.4.2. Phương tiện chữa cháy Điều kiện cơ bản để dập cháy là phải cản trở sự xâm nhập của ôxy với đám cháy và làm lạnh vật thể bị nung nóng xuống nhiệt độ không có khả năng bốc cháy trở lại. Để đạt được mục đích này, có thể sử dụng các bụi vật liệu trơ, chất lỏng chống cháy, chất tạo bọt, khí trơ, nước… - Bụi trơ: sử dụng để dập cháy các chất lỏng hoặc các vật tiếp xúc với nguồn điện cũng như để dập cháy bất kỳ đám cháy nào ở giai đoạn đầu. - Chất lỏng dập lửa: như tetraclorua cacbon, và bromua êtin có tính chất dập lửa rất mạnh. Hơi của các chất này nặng gấp 4÷6 lần không khí nên có khả năng bao bọc và cách ly vật cháy với ngọn lửa. Tính chất đặc biệt này có giá trị tốt khi dập cháy chất lỏng cũng như những vật mang điện. Chất lỏng dập lửa tốt hơn so với bụi trơ, nhưng không được sử dụng rộng rãi vì rất độc hại. Việc sử dụng chất lỏng dập lửa chỉ đối với trường hợp hết sức khẩn cấp, tuân theo các biện pháp của phương án phòng ngừa sự cố. 90
- Chất tạo bọt: có thể sử dụng bọt hóa học, bọt tạo bởi cơ học với không khí. + Bọt hóa học sinh ra từ một bình đặc biệt để dập cháy bằng cách cho axit tác dụng với dung dịch kiềm có thêm chất dính tham gia và có thể tạo thành một bức tường bọt đàn hồi. Phổ biến hiện nay để chống cháy mỏ sử dụng loại bình bọt dựa trên nguyên tắc tác dụng giữa axit sunfuaric với bicabonat natri với sự tham gia của chất lọc mạch nha để tạo ra bong bóng chứa đầy khí cacbonic. Bọt có tác dụng bao bọc chất cháy và ngăn cản sự xâm nhập của không khí tới vật cháy. Chúng có trọng lượng riêng nhỏ nên có khả năng tồn tại được trên các bức tường thẳng đứng cũng như trên bề mặt chất lỏng cháy. Bình chữa cháy hóa học xách tay có hai loại: bình dập lửa bọt lỏng có tính chất phá hủy nhanh dùng để dập cháy ở vật rắn. Loại bình dập lửa bọt sệt - đậm đặc (bọt bền vững) dùng để dập cháy ở các chất rắn và lỏng. Các bình dập lửa hóa học được sử dụng rộng rãi vì nó đơn giản trong việc nạp và bảo vệ, tương đối rẻ tiền và không tạo ra chất độc hại. Có thể bảo vệ các loại bình này ở điều kiện áp suất bình thường. Nhưng các bình bọt loại này thường chỉ sử dụng để dập cháy trong giai đoạn đầu tiên. + Bọt tạo bởi cơ học với không khí từ dầu nhờn hay chất kêroxin. - Khí trơ: là phương tiện dập cháy trong vùng bịêt lập. Người ta sử dụng các khí như clo, sunphuarơ, tetraclorua cacbon, nitơ, oxyt cacbonic, hơi nước cũng như các hơi khí trơ khác. - Hơi nước: được đưa vào vùng cháy với mục đích làm loãng ôxy của không khí. Khi nồng độ hơi nước trong khu vực cháy đạt 30% thì gỗ cháy sẽ bị dập tắt. Thực tế cho thấy rằng, hơi nước có nhược điểm ngưng tụ nhanh và không thuận lợi khi tác dụng lên vì chống cũng như đất đá. Nhiệt độ hơi nước thường cao cho nên sẽ chậm làm lạnh đám cháy. Vì vậy, hơi nước sử dụng để dập cháy không có hiệu quả cao. - Nước: là chất dập cháy phổ biến nhât, vạn năng nhất và dễ sử dụng nhất. Nó có thể dập tất cả các dạng cháy mỏ. Nước thường được sử dụng ở dạng tia tập trung. Đối với chất lỏng bị cháy, nước được sử dụng ở dạng bụi tạo ra bởi máy phun bụi dùng để dập cháy. Trường hợp đám cháy phát triển lớn, cả gỗ và than, nước như là phương tiện duy nhất để dập tắt. Tốt nhất là pha bổ sung thêm vào nước Sunphanon hay PO-1; khi pha các chất này vào nước theo tỉ lệ 3÷5%, hiệu quả dập cháy sẽ tăng lên 2÷3 lần. Nước trộn với đất sét, cát hoặcvật liệu rời khác (ví dụ, bùn) được sử dụng rất rộng rãi để dập cháy mỏ. 5.1.4.3. Các phương pháp chữa cháy mỏ Trong các mỏ than hầm lò thường sử dụng 3 phương pháp sau: - Phương pháp tích cực: tác dụng trực tiếp vào đám cháy bằng các phương tiện dập lửa. 91
- Phương pháp cách ly: cách ly khu vực cháy đối bằng các cửa bình thường hoặc các cửa có xi măng hóa và lấp các khe nứt nẻ sụt lở trên bề mặt phương công trình cách ly. - Phương pháp kết hợp: xây dựng các cửa hoặc phun bùn cách ly; đánh sập đường lò đang cháy cũng là phương pháp kết hợp có tác dụng. Trong một số trường hợp đây là phương pháp hợp lý và cũng là duy nhất. Trường hợp cháy ngoại sinh, phương pháp dập cháy trực tiếp được coi là cơ bản. Khi cháy nội sinh thì tất cả các biện pháp đều có thể sử dụng được. Phương pháp trực tiếp sử dụng hợp lý nhất chỉ ở giai đoạn cháy mới bắt đầu và trong trường hợp con người có thể tiếp cận được vùng cháy mà không nguy hiểm. Phương pháp cách ly với mục đích không cho không khí xâm nhập vào vùng cháy. Do vậy, ôxy ở trong vùng cháy sẽ giảm dần theo thời gian do tiêu thụ cho quá trình ôxy hoá. Đến thời điểm nào đạt nồng độ không duy trì được quá trình cháy và cháy sẽ bị dập tắt. Dập cháy bằng biện pháp cách ly là quá trình lâu dài do sự tỏa nhiệt của các vật cháy ra ngoài rất khó khăn, công với tính chất truyền dẫn nhiệt kém của đất đá, cho nên nhiệt độ vùng cháy và các vật cháy giảm rất chậm. Phương pháp cách ly dùng phổ biến để dập cháy nội sinh khi khai thác theo hệ thống cột dài ở các vỉa mỏng và trung bình trong trường hợp không thể tác dụng trực tiếp bằng phương pháp tích cực đến các vùng cháy. Đối với vỉa dày không thể áp dụng phương pháp cách ly một cách đơn thuần để dập đám cháy. Trên thực tế có rất nhiều vùng cháy được cách ly nhưng sau một thời gian rất dài vẫn còn hiện tượng cháy. Vì vậy, trong trường hợp cháy nội sinh ở các vỉa dày, cùng với biện pháp cách ly có thể kết hợp với phun bùn để dập cháy. Phương pháp cách ly có ưu điểm đơn giản, rẻ tiền và an toàn, nhưng kết quả đạt được thường với thời gian lâu dài và gặp khó khăn trong công tác phục hồi. Lưu ý, các biện pháp an toàn khi tiến hành chọc thủng các tường cách ly trong hầm mỏ. 5.1.4.4. Chống cháy mỏ bằng phương pháp trực tiếp a. Dập tắt đám cháy ở giai đoạn đầu Đa số các vụ cháy ngoại sinh ở trong hầm lò thường được dập tắt bằng phương pháp trực tiếp tác động vào vùng cháy. Theo thống kê có đến 60% vụ cháy ngoại sinh được dập tắt ngay ở giai đoạn đầu; gần 35% dập tắt sau 24 giờ. Cháy nội sinh cũng được dập tắt bằng phương pháp này, nhưng thời gian lâu hơn (từ vài giờ đến 30 giờ). Khi cháy với qui mô và phạm vi lớn cần dập cháy bằng biện pháp cách ly hay kết hợp cách ly với phương pháp trực tiếp. Các vụ cháy xảy trở thành phức tạp hơn và kéo dài chủ yếu do nguyên nhân không kịp thời điều động các tổ, đội cấp cứu mỏ chuyên trách đến giải quyết (chiếm 57% tất cả các vụ cháy lớn) và không chuẩn bị tốt công tác phòng chống cháy mỏ 92
(34,5%), trong đó chủ yếu do không đủ bình dập lửa, hư hỏng đường ống chống cháy… Những phương tiện thông thường để dập cháy ngoại sinh trong giai đoạn đầu là: bình chống cháy xách tay, các loại bụi trơ và khi cháy nội sinh là bùn sử dụng để ngăn ngừa không khí xâm nhập vào vùng cháy. Phổ biến nhất vẫn là sử dụng bình chống cháy xách tay để kịp thời dập tắt cháy, cho nên cần dự phòng một khối lượng lớn bình chống cháy. b. Dập cháy bằng nước Nước là phương tiện dập lửa có hiệu quả nhất vì có nhiệt dung lớn; có thể dùng nước ở trạng thái phun bụi hoặc phun thành tia lớn để dập cháy. Khi phun thành bụi sẽ tạo ra màn chắn, cản trở sự lan rộng của đám cháy dọc theo đường lò cũng như dập cháy ở trong các lò đứng và lò nghiêng. Màn phun bụi nước được tạo ra nhờ thiết bị đặc biệt. Để ngăn ngừa sự lan rộng của đám cháy theo đường lò, phải tạo màn nước với chiều dài theo hình nón lớn hơn 6m, lưu lượng phun 3m3/h trên 1m2 tiết diện đường lò và áp suất nước trước khi phun không nhỏ hơn 3at. c. Dập cháy bằng bọt không khí Bọt không khí là một phương tiện dùng để chống cháy được sử dụng khá phổ biến. Để nhận được bọt trực tiếp ở trong hầm lò cần trang bị lưới đan, vòi và mạng phun, ống xả mềm, máy trộn và nguồn cấp nước (ống nước và máy bơm loại nhỏ). Do không có khả năng tiếp cận vào khu vực cháy nằm sâu trong các trụ than, cũng như trong khoảng đã khai thác, cho nên sử dụng bọt để dập cháy trong trường hợp này không có hiệu quả. Dập cháy bằng bọt tốt nhất sử dụng đối với đám cháy không lan rộng hoặc xảy ra trong giếng đứng và các đường lò ở sân ga. d. Dập cháy bằng hỗn hợp hơi - khí trơ Khi xuất hiện khí cháy trong các đường lò ở mỏ hầm lò, người ta sử dụng một thiết bị sản ra hỗn hợp (hơi - khí trơ), hơi và khí trơ đặt ở đầu lò. Năng suất của thiết bị này đạt đến mức độ bằng lượng không khí đi vào đường lò, tức là toàn bộ không khí có thể thay thế bằng khí trơ. Hơi - khí trơ là sản phẩm của vật liệu lỏng trộn với hơi nước và khi đi vào vùng cháy ngọn lửa sẽ bị dập tắt. Kế tiếp, vật cháy được làm lạnh đến nhiệt độ bình thường. Đối với mỏ có khí nổ, để phòng ngừa nổ khí mêtan phải tiến hành thông gió liên tục. Tuy nhiên, ôxy có trong khí trơ (thường từ 3 đến dưới 10%) không đủ để tạo ra hiện tượng nổ khí. Sử dụng hỗn hợp hơi - khí trơ, thời gian dập cháy giảm một cách đáng kể vì nhiệt độ của vật cháy giảm xuống nhanh. Dập cháy bằng hơi - khí trơ có thể tiến hành với khoảng cách khá lớn đến đám cháy theo hướng luồng gió sạch; khi đó không cần thiết thực hiện phục hồi các đường lò sụp đổ. Khi đã sử dụng hơi - khí trơ từ máy phát 93
đặt cách vùng cháy 155 m và thực tế chỉ trong 1,5÷2h đã chống cháy thành công cho đường lò chống bằng gỗ, diện tích tiết diện 4m2. Để dập cháy có hiệu quả nên sử dụng loại máy phát hơi - khí trơ năng suất 5m3/s. Thời gian dập tắt phụ thuộc vào phạm vi cháy và các thông số hơi - khí trơ cũng như các yếu tố khác. 5.1.4.5. Chống cháy bằng phương pháp cách ly a. Những vấn đề chung Cách ly là áp dụng các biện pháp để tách ra vùng cháy khỏi các đường lò tiếp giáp (kể cả lò đang hoạt động, hay đã khai thác) bằng các thành chắn và ngăn chặn không khí xâm nhập vào khu vực đó. Trong các trường hợp sau đây cần cách ly vùng cháy: - Các đường lò không được trang bị đầy đủ phương tiện dập cháy; - Vùng cháy được phát hiện chậm, hay vùng cháy không được dập tắt kịp thời hoặc đã lan ra phạm vi lớn; - Lửa lan rất nhanh theo các đường lò và vẫn tiếp tục lan tiếp theo và không dập tắt được; - Đám cháy xuất hiện ở trong khoảng đã khai thác, hay ở vị trí không thể tiếp cận được hoặc không có lợi về kinh tế hay không đủ điều kiện dập tắt trực tiếp. Cách ly khoảng không gian đã khai thác là một trong những phương pháp cơ bản phòng ngừa khoáng sản tự cháy. Bịt kín vùng cháy có thể thực hiện bằng cách xây dựng các thành chắn cố định và trát kín các khe nứt ở trong than và đá; tách khu vực cháy ra khỏi các đường lò tiếp giáp; thực hiện lấp các khe nứt ở trên mặt đất. Tại thời điểm khi cháy phát sinh, thành phần không khí mỏ trong các lò được thông gió thay đổi không đáng kể. Nồng độ ôxy không thấp hơn 18%, cacbonic tăng 1÷1,5% và xuất hiện ôxyt cacbon khoảng 0,03÷0,3% hoặc lớn hơn. Hàm lượng khí mêtan thực tế hàu như không đổi. Thành phần không khí mỏ thay đổi không nhiều ở giai đoạn đầu được giải thích trên cơ sở giả thiết có không khí đi đến vùng cháy. Thành phần không khí mỏ thay đổi một cách đáng kể khi khu vực cháy được cách ly. Nồng độ ôxy giảm xuống từ 16÷1%; khí cacbonic tăng từ 2÷16% và ôxyt cacbon tăng đến 0,2÷5%; hàm lượng mêtan trong không khí mỏ rất ít khi tăng lên. Với thành phần khí như vậy, quá trình cháy sẽ chậm lại và dần dần tắt hoàn toàn. Sau khi khu vực cháy đã được cách ly cần thường xuyên kiểm tra các dòng không khí để ngăn ngừa khả năng cung cấp ôxy vào vùng cháy. Thực tế cho thấy rằng, chỉ cách ly vùng cháy vẫn chưa phải là biện pháp hoàn chỉnh, do chưa ngăn chặn không khí sạch xâm nhập vào khu đã cách ly (qua các khe nứt của đất đá, của các trụ than nơi xây các cửa chắn). Cho nên cần kết hợp với việc bơm thêm bùn vào khu cách ly - đây là biện pháp sử dụng khá rộng rãi. Nếu các công 94