Thử nghiệm công nghệ khoan tháo khí mê-tan tại mỏ than Khe Chàm

Các chuyên gia lắp đặt hệ thống tháo khí mê-tan tại Công ty Than Khe Chàm (Vinacomin).

Theo chương trình nghiên cứu khoa học – công nghệ của Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin), Viện Khoa học Công nghệ Mỏ – Vinacomin phối hợp Công ty Than Khe Chàm triển khai dự án đầu tư áp dụng thử nghiệm công nghệ tháo khí mê-tan cho các khu vực lò chợ có hàm lượng khí mê-tan cao, nhằm nâng cao mức độ an toàn và hiệu quả khai thác.

Đến nay, việc lắp đặt tổ hợp thiết bị đã hoàn thành, áp dụng thử nghiệm cho một lò chợ, tiếp tục đưa vào lò chợ thứ hai và đạt được thành công ban đầu. Trên cơ sở kết quả này, Vinacomin sẽ xem xét, nghiên cứu áp dụng hệ thống này trong các mỏ than hầm lò có độ chứa khí mê-tan cao.

Cùng với sự gia tăng sản lượng của ngành than trong những năm tới, các mỏ than hầm lò cần phải mở rộng sản xuất và xuống sâu. Khi khai thác xuống sâu, hàng loạt vấn đề cấp thiết được đặt ra cần giải quyết như cháy mỏ, thoát khí mê-tan, áp lực mỏ, thông gió mỏ,… TS Nguyễn Anh Tuấn, Viện trưởng Khoa học Công nghệ Mỏ cho biết: Tại các mỏ hầm lò, đã được lắp đặt các hệ thống cảnh báo khí nhằm kiểm soát và cảnh báo khi hàm lượng khí mê-tan trong luồng gió mỏ. Hệ thống cảnh báo sẽ báo động nếu hàm lượng khí mê-tan tới ngưỡng 1% và tự động cắt điện, dừng sản xuất nếu hàm lượng khí mê-tan trong lò vượt quá ngưỡng 1,3% để bảo đảm an toàn. Tuy nhiên, tình trạng này nếu liên tục xảy ra sẽ ảnh hưởng đến sản xuất của các mỏ và tâm lý thợ lò khi làm việc. Bởi vậy, đối với các khu vực khai thác có hàm lượng khí mê-tan lớn, hệ thống thông gió mỏ phức tạp, không đáp ứng lưu lượng gió cần thiết, cần có các giải pháp kỹ thuật làm giảm hàm lượng khí thoát ra trực tiếp từ gương lò chợ, nhằm duy trì liên tục quá trình sản xuất mỏ.

Qua nghiên cứu các công nghệ tháo khí, điều kiện địa chất – mỏ khu vực vỉa 13.1 (vỉa có độ chứa khí cao của mỏ than Khe Chàm), công nghệ và hệ thống khai thác của Công ty Than Khe Chàm, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã lựa chọn phương pháp tháo khí trong quá trình khai thác bằng cách khoan các lỗ thu hồi khí lên phía vách và trụ vỉa. Công nghệ sử dụng chùm lỗ khoan tháo khí (từ 6 đến 8 lỗ), khoan vào vùng thoát khí mê-tan trên vách và dưới trụ vỉa. Đây là khu vực có nhiều khe nứt phát sinh do ảnh hưởng bởi vùng đứt gãy của đá vách trực tiếp và đá vách cơ bản khi phá hỏa toàn phần. Trước khi lắp đặt hệ thống tháo khí, tại lò chợ này thường xuyên xảy ra hiện tượng cảnh báo và ngắt điện tự động, gây ngừng trệ sản xuất. Trong vòng hai tháng (từ ngày 20-1 đến ngày 20-3), có khoảng 20 lần hệ thống cảnh báo tự động cắt điện. Mỗi lần như vậy, sản xuất phải ngừng khoảng một giờ để công nhân thực hiện các thao tác đóng điện, bảo đảm an toàn. Việc lắp đặt hệ thống tháo khí tại Công ty Than Khe Chàm được thực hiện từ đầu tháng 1 đến giữa tháng 3 vừa qua, gồm hệ thống đường ống tháo khí, ống cung cấp khí nén độc lập, hệ thống trạm tháo khí trên mặt bằng, tổ hợp hệ thống khoan và hệ thống các tủ điều khiển và kiểm soát trên mặt bằng. Trạm khoan số 1 đã hoàn thành bao gồm tám lỗ khoan, mỗi lỗ dài 80 m, bắt đầu hoạt động từ ngày 20-3. Khí từ vùng phá hỏa thông qua các lỗ khoan được tháo lên mặt đất thông qua hệ thống đường ống và thiết bị tạo hạ áp suất âm (injector). Khí mê-tan tháo lên mặt đất thông qua các hệ thống cảm biến (áp suất, nhiệt độ, hàm lượng khí mê-tan) được hòa loãng tới hàm lượng nhỏ hơn 2% trước khi thải ra khí quyển. TS Trần Tú Ba, Phó Viện trưởng Khoa học Công nghệ Mỏ cho biết: Hệ thống tháo khí hiện tại đưa vào áp dụng ở Khe Chàm nhằm mục đích ban đầu là nâng cao mức độ an toàn về khí mê-tan. Phương pháp tháo khí sau khi khai thác này phù hợp phương pháp và công nghệ khai thác đang áp dụng tại Công ty Than Khe Chàm và các mỏ hầm lò nói chung thuộc Vinacomin.

Theo dõi biến động hàm lượng khí mê-tan tại luồng gió thải lò chợ thông qua hệ thống quan trắc cho thấy, hàm lượng khí mê-tan tại luồng gió thải giảm từ 0,2 đến 0,8% so với trước khi tháo khí. Hàm lượng khí tại luồng gió thải có xu hướng ổn định, lò chợ không còn xảy ra hiện tượng hàm lượng khí vượt ngưỡng cảnh báo (1%) và ngưỡng cắt điện (1,3%), góp phần nâng cao mức độ an toàn và năng suất lao động. Hiệu suất tháo khí trung bình đạt 36,2%, còn đối với những trạm khoan đầu tiên khi lò chợ chuẩn bị đi vào khai thác, hiệu suất có thể đạt hơn 50%. Theo đánh giá, hiệu quả sử dụng thời gian làm việc tại lò chợ tăng khoảng 5 – 10% so với trước khi có hệ thống tháo khí, sản lượng than có thể khai thác tăng hơn 33% so với sản lượng trước khi tháo khí. Sử dụng hệ thống tháo khí, sẽ tiết giảm được chi phí thông gió trong lò chợ. Hiện nay, khí mê-tan tháo ra từ vỉa được phát thải ra môi trường bên ngoài, tuy nhiên khi lượng khí mê-tan tháo được lớn có thể được tính toán sử dụng, phục vụ các mục đích công nghiệp của mỏ như sấy quần áo, đun nước nóng, phát điện, v.v. Khi sử dụng nhiều khám khoan đồng thời, lưu lượng khí mê-tan tăng, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đang tính toán, nghiên cứu các công nghệ nhằm sử dụng hiệu quả lượng khí mê-tan thu được về sau này.

Dự án thử nghiệm tháo khí mê-tan áp dụng tại Công ty Than Khe Chàm đã mở ra một hướng đi mới trong giải quyết vấn đề an toàn về khí mê-tan tại các mỏ hầm lò, đồng thời, phát triển lĩnh vực thu hồi và sử dụng khí mê-tan từ mỏ than hầm lò cho mục đích nâng cao mức độ an toàn khí mỏ, hiệu quả sản xuất và giảm ô nhiễm môi trường. Trước mắt, Vinacomin đang xem xét tiếp tục triển khai áp dụng hệ thống này đối với các mỏ hầm lò có hàm lượng khí mê-tan cao như Mạo Khê, Quang Hanh và Dương Huy.