Tin Khu Vực 
Đáp ứng yêu cầu thực tiễn
Chia sẻ với phóng viên Báo Công Thương, TS. Nguyễn Thế Truyện, Viện trưởng Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá (VIELINA) - đơn vị trực thuộc Bộ Công Thương cho biết, hiện tượng than tự cháy do các vỉa than có tính tự cháy là kết quả của hiện tượng ôxy hóa than khi tiếp xúc với không khí. Cơ chế ôxy hóa than dẫn đến than tự cháy là nguy cơ đối với hầu hết các mỏ than hầm lò hiện nay.
Phần mềm hệ thống quan trắc giúp giám sát, cảnh báo được hiện tượng cháy nội sinh. Ảnh: Quỳnh Nga
Hiện tượng than tự cháy là hiểm họa cần được xem xét và có các biện pháp phòng chống ngay từ khi thiết kế và phải theo dõi trong suốt quá trình khai thác than hầm lò. Các nước có nền công nghiệp than phát triển lâu đời như Nga, Ba Lan, Trung Quốc, Nhật Bản… đã có nhiều công trình nghiên cứu cũng như kinh nghiệm thực tiễn trong việc ứng xử với vấn đề cháy nội sinh trong mỏ hầm lò. Thể hiện qua các biện pháp kỹ thuật, công nghệ đánh giá, dự báo, phân loại than tự cháy trong phòng thí nghiệm cũng như những thiết bị hệ thống quan trắc trực tuyến.
Trong mỏ than hầm lò, hiện tượng cháy nội sinh than có thể xảy ra ở bất kỳ vị trí nào, nơi than có khả năng tiếp xúc với nguồn ôxy bổ cập liên tục, đồng thời có khả năng ủ nhiệt (thường là vị trí kín gió, gió quẩn, thoát nhiệt kém). Những khu vực có nguy cơ cao phát sinh cháy nội sinh là: Vùng phá hỏa phía sau lò chợ, các khu vực đường lò cụt hoặc ít sử dụng với chế độ thông gió kém.
Các mỏ than hầm lò ngày càng xuống sâu và đi xa, diện tích khai trường mở rộng, bên cạnh đó là điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ phức tạp. Hệ quả là, các hiện tượng cháy nội sinh đã xuất hiện với tần suất ngày càng gia tăng.
Có thể kể đến các hiện tượng cháy nội sinh đầu tiên được ghi nhận ở vỉa 4 mỏ Khe Chuối (Tổng công ty Đông Bắc) năm 2008, vỉa 24 khu Tràng Khê - Công ty than Hồng Thái (nay là Công ty than Uông Bí) năm 2010, khu vực mỏ hầm lò rìa moong Khánh Hòa (5 lần trong giai đoạn 2011 - 2017).
Từ năm 2017 đến nay, cháy nội sinh ở các mỏ than hầm lò đã gia tăng cả về tần suất và số lượng các vỉa than/mỏ than như: V10 TBII Công ty Than Mạo Khê; Vỉa 9B Công ty Than Uông Bí; V7, V10 Công ty Cổ phần Than Hà Lầm; V14 Công ty than Quang Hanh... làm gián đoạn sản xuất, tăng nguy cơ mất an toàn, tốn kém nhiều chi phí để khôi phục sản xuất.
Trong lịch sử khai thác than hầm lò, trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã xảy ra một số vụ cháy mỏ mà nguyên nhân được cho là than có tính tự cháy. Các vụ cháy tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây mất an toàn, khó kiểm soát và đã ảnh hưởng nhiều đến các hoạt động sản xuất của mỏ, đặc biệt phải tăng thêm chi phí xử lý, làm tăng giá thành, giảm hiệu quả khai thác.
Những năm gần đây, sản lượng khai thác than của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) tăng mạnh và liên tục, trong đó mức độ tăng trưởng tập trung chủ yếu vào lĩnh vực khai thác hầm lò. Tại các mỏ hầm lò, độ sâu khai thác ngày càng tăng, trong khoảng thời gian 5÷7 năm tới, một số mỏ có thể đạt tới độ sâu 300, 550 mét so với mực nước biển.
Khi độ sâu khai thác tăng, nhiệt độ trong hầm lò sẽ tăng, áp lực mỏ gia tăng gây vỡ vụn than, tăng khả năng hấp phụ ôxy của than, thông gió gặp nhiều khó khăn và các yếu tố này sẽ làm gia tăng tính tự cháy của than.
Trong khi đó, hiện nay các phương pháp, kết quả nghiên cứu, số liệu, dữ liệu, thông tin về tính tự cháy của than tại các mỏ hầm lò Việt Nam còn rất hạn chế, đơn giản, các giải pháp xử lý, kiểm soát cháy đôi khi hiệu quả thấp và còn mang tính xử lý tình huống, đơn lẻ, chưa xây dựng được các giải pháp tổng thể, lâu dài, hiệu quả.
Vì vậy, để góp phần nâng cao mức độ an toàn trong khai thác than hầm lò cho giai đoạn trước mắt cũng như lâu dài, cần thiết phải xây dựng được cơ sở dữ liệu về tính tự cháy của than và các giải pháp kỹ thuật công nghệ phòng, chống cháy mỏ do than có tính tự cháy.
Xuất phát từ thực tế này, Bộ Công Thương đã giao Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và tích hợp hệ thống tự động quan trắc, cảnh báo hiện tượng cháy nội sinh trong mỏ hầm lò” thuộc “Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản đến năm 2025” thực hiện Đề án “Đổi mới và hiện đại hoá công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2025”.
Làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo
Ths. Nguyễn Thế Vinh, Chủ nhiệm đề tài cho hay, mục tiêu của đề tài là làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo và chế tạo được 1 hệ thống tự động giám sát cảnh báo hiện tượng cháy nội sinh và đưa hệ thống vào ứng dụng thử nghiệm thực tế tại 1 mỏ than hầm lò.
Thiết bị giám sát khu vực phòng nổ dưới lò và đầu đo - sản phẩm của đề tài nghiên cứu. Ảnh: Quỳnh Nga
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo thành công hệ thống tự động quan trắc, cảnh báo hiện tượng cháy nội sinh trong mỏ hầm lò có cấu hình và thông số kỹ thuật cụ thể như sau: Cấu hình: Trung tâm giám sát (máy tính, chuyển mạch mạng, nguồn dự phòng, màn hình quan trắc); thiết bị giám sát khu vực phòng nổ dưới lò; đầu đo nhiệt độ vỉa than; đầu đo khí CO; đầu đo khí O2.
Bên cạnh đó, nghiên cứu thành công phần mềm hệ thống quan trắc giúp giám sát, cảnh báo được hiện tượng cháy nội sinh; giám sát được toàn bộ hoạt động của hệ thống; đảm bảo hệ thống hoạt động đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng; đảm bảo yêu cầu của các quy định kỹ thuật và của người sử dụng.
Phần mềm hệ thống quan trắc có các chức năng tương tự với các phần mềm của các hệ thống SCADA đang sử dụng trong ngành than, với đầy đủ các chức năng: Giám sát, cảnh báo được hiện tượng cháy nội sinh; giám sát được toàn bộ hoạt động của hệ thống; đảm bảo hệ thống hoạt động đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Cảnh báo cháy nội sinh ứng dụng kỹ thuật logic mờ.
Đáng chú ý, sản phẩm của đề tài sử dụng vật tư linh kiện, thiết bị phần cứng của các hãng lớn trên thế giới, được lựa chọn đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật, đáp ứng đủ các chức năng theo yêu cầu thực tế, các thiết bị sử dụng dưới mỏ hầm lò được kiểm định theo tiêu chuẩn TCVN-7079 vì vậy chất lượng sản phẩm tốt, hoạt động ổn định, bền bỉ.
Nhờ sử dụng chất xám trong nước để phát triển phần mềm trên thiết bị cấp trường, thiết bị điều khiển và máy tính giám sát điều khiển, cộng với sự hỗ trợ của nhà nước trong quá trình nghiên cứu, phát triển nên sản phẩm đề tài có giá hợp lý hơn so với sử dụng giải pháp trọn gói của nước ngoài.
“Cụ thể, thiết bị TW-8K các mỏ nhập khoảng 150 triệu đồng/cái thì sản phẩm tương đương của đề tài dự kiến có giá từ 80-90 triệu đồng/1đầu đo. Theo đó, ước tính hệ thống có cấu hình tương đương như sản phẩm đề tài khoảng 4 tỷ đồng” - Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Thế Vinh thông tin.
Một lợi thế hơn nữa của sản phẩm đề tài là khả năng bảo trì nhanh chóng, khả năng nâng cấp, chỉnh sửa theo yêu cầu với chi phí thấp hơn so với sản phẩm 100% nhập ngoại. Đối với các cơ sở sử dụng sẽ có điều kiện tiếp nhận các sản phẩm tương đương nước ngoài với giá hợp lý, đồng thời có thể đặt hàng với các yêu cầu đặc thù mà nước ngoài sẽ gặp khó khăn khi thực hiện. Các cơ sở sử dụng cũng sẽ được hưởng một dịch vụ hậu mãi tốt, kịp thời, dẫn đến tăng lợi nhuận trong kinh doanh, lợi ích lâu dài.
Đề tài sử dụng các công nghệ tiên tiến, có tính xu hướng hiện nay trong lĩnh vực công nghệ thông tin và tự động hóa để phát triển sản phẩm. Tự phát triển các tính năng nâng cao ứng dụng công nghệ mới như phân tích dữ liệu, OPC UA, Web Scada, học sâu.