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



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

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


2.2.2

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


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



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



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

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


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


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


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


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)


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)


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


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


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


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



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


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

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.

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

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

-

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


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

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


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


- 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

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


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