Thiết bị phát hiện khí di động

     Trung Nguyễn

Trong nhiều năm qua, tại các mỏ hầm lò, người ta đã sử dụng các thiết bị phát hiện khí loại cá nhân và loại đặt cố định nhằm cánh báo thợ mỏ mức độ nguy hiểm về các loại khí độc và khí cháy nổ. Hiện nay, Các thiết bị cảnh báo khí di động được lắp đặt thành một hệ thống bảo vệ cho các công nhân trước khi mở một khu vực khai thác mới hoặc mở lại một khu vực đã khai thác. Các thiết bị cá nhân được gắn trên quần áo hoặc trên thắt lưng có tên viết tắt là IDLH (Immediate Danger to Life and Health) giúp các công nhân phát hiện hiện tượng xì khí độc hoặc khí nổ. Các thiết bị cố định cũng có chức năng bảo vệ tương tự đối với một nhóm công nhân lao động tại một khu vực làm việc. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, một thiết bị di động có ắcquy tuổi thọ cao được xem là một bổ sung hữu ích đối với các thiết bị phát hiện khí cá nhân và cố định. Ví dụ như, trước khi tiến hành khai thác tại một khu vực mới của mỏ, các thiết bị di động có thể được đem theo và lắp đặt như một hệ thống bảo vệ nhằm kiểm tra mức độ nguy hiểm về khí mỏ đối với người công nhân. Sử dụng ắcquy có tuổi thọ cao, thông tin vô tuyến, thích hợp với việc sử dụng trong các khu vực mỏ nhóm I, các thiết bị này có thể đặt tại một chỗ sau nhiều ngày. Sự báo động hiển thị 3600 có thể quan sát thấy từ mọi hướng, ngoài ra, chức năng cảnh báo bằng âm thanh của thiết bị cũng giúp nghe thấy từ xa. Khả năng thông tin vô tuyến có nghĩa là, một thiết bị có thể truyền một báo động cho các thiết bị khác trong hệ thống bảo vệ. Các số liệu quan trắc không khí cũng được thu thập và lưu giữ trong bộ ghi dữ liệu của thiết bị và có thể tải xuống một máy tính các nhân để phân tích. Những ưu điểm vượt trội này hiện đang thúc đẩy việc sử dụng các thiết bị phát hiện khí di động phát triển tại các mỏ hầm lò của Mỹ và Canada.
Thiết kế và vận hành
Các thiết bị phát hiện khí di động sử dụng công nghệ cảm biến tin cậy dùng trong nhiều năm. Thực tế là, một vài thiết bị cùng loại dùng để bảo vệ cá nhân trong mỏ là một phần tích hợp (integral part) của kết cấu thiết bị di động. Các thiết bị phát hiện cá nhân được nối vào một cổng bên ngoài của các thiết bị di động, nơi chúng được cung cấp nguồn điện ắc quy công suất cao, cho phép quan trắc liên tục tới 120 giờ mới cần phải nạp mới. Điều này giúp thợ mỏ giảm bớt việc kiểm tra cá nhân chất lượng không khí trong khu vực đã quan trắc bằng thiết bị các nhân ở mỗi lần đổi ca hoặc trước khi bắt đầu làm việc tại một khu vực mới.
Các ắcquy trong những hệ thống này có thể được nạp bằng hai cách, hoặc là theo cách kết nối dây nạp thông thường hoặc là qua bộ nạp cảm ứng không dây. Chỉ cần đặt thiết bị lên giá đỡ bộ nạp cảm ứng mà không cần lo lắng đến các vấn đề như đầu tiếp điểm bị ăn mòn hay bẩn. Ngoài ra, các thiết bị di động này sử dụng bơm để hút mẫu khí đi qua thiết bị. Ống lấy mẫu dài 45,72m cũng có thể được sử dụng để lấy mẫu không khí từ các vị trí xa xôi, khó tiếp cận.  
Về bản chất, kết cấu thiết bị di động chuyển đổi công nghệ của các thiết bị phát hiện khí cá nhân sang các thiết bị có khả năng chống bụi, chống nước và dễ dàng vận chuyển, hình thành một hệ thống quan trắc duy nhất. Các thiết bị này có thể được trang bị với những cảm biến đa năng đối với các loại khí khác nhau, có khả năng ứng dụng tại nhiều mỏ khác nhau. Các dạng cảm biến bao gồm:
- Các cảm biến oxi hóa xúc tác cho biết 0-100% LEL và 0-100% hàm lượng mêtan;
- Các cảm biến điện hóa có khả năng phát hiện thiếu oxi và những nguy cơ nhiễm độc;
- Các cảm biến tia hồng ngoại đối với các hyđrocacbon dễ cháy và nổ, với khí cacbon dioxit do các thiết bị chạy bằng dầu diesel thải ra.
Bằng việc sử dụng công nghệ thích ứng, các bộ cảm biến này có khả năng phát hiện ra các loại khí như CO, H2S, HCN, NH3, NO2, PH3 và CO2. Khả năng phát hiện khí CO2 có ý nghĩa quan trọng đối với các mỏ kim loại và khoáng sản, trong khi đó, việc phát hiện ra khí H2S lại có ý nghĩa đối với các mỏ có nước. Việc lựa chọn các thiết bị phát hiện khí thích hợp có thể giúp cho các cảm biến tránh khỏi những hỏng hóc do chất gây ô nhiễm có trong không khí ở mức độ cao. Ngoài ra, việc lựa chọn các cảm biến phù hợp sẽ tránh được các độ nhạy chéo (cross sensitivities) của các loại khí khác không phải đối tượng cần quan trắc.
Sử dụng các thiết bị di động
Trước hết, việc sử dụng các thiết bị phát hiện khí di động được xem là một hành động hỗ trợ quan trọng trong việc bảo vệ an toàn cá nhân, nhằm đạt mục tiêu giảm thiểu tai nạn trong khai thác hầm lò mà Ủy ban Đào tạo và Công nghệ An toàn Mỏ MSTTC (Mine Safety Technology and Training Commission) của Mỹ đề ra. Nhờ việc xây dựng lên một hệ thống bảo vệ, các thiết bị di động giúp thợ mỏ không phải thâm nhập vào các khu vực nguy hiểm để kiểm tra nồng độ khí cháy và độc hại trước khi làm việc. Để thiết lập hệ thống bảo vệ này, người ta có thể vận chuyển chúng đến cần quan trắc, sau đó đặt trên mặt đất, treo lên dàn ống dẫn cứng hoặc một bộ phận nào đó của mỏ. Sau đó, chúng được khởi động quan trắc khí mỏ theo yêu cầu. Ngoài khả năng báo động bằng tín hiệu đèn và âm thanh, các tiếp điểm phụ của thiết bị có thể sử dụng để kích thích các bộ phận cảnh báo bên ngoài hoặc các cơ cấu ngăn chặn, giúp bảo vệ an toàn cho thợ mỏ.
Thao tác vận hành hệ thống, về bản chất, cũng giống như đối với các thiết bị sử dụng để bảo vệ cá nhân. Chỉ cần điều chỉnh một vài nút điều khiển trên mặt trước của thiết bị di động, hệ thống đã chuyển sang chế độ làm việc và tự động định hình như đã được xác định trước đó đối với điều kiện cụ thể của mỏ. Khả năng liên kết không dây dẫn giữa các thiết bị trong hệ thống cũng được tự động hóa, giảm bớt thời gian sử dụng. 
Mục tiêu của hệ thống thiết bị phát hiện khí di động là nhằm ngăn chặn thợ mỏ vào làm việc tại các khu vực nguy hiểm và tăng cường việc sử dụng các thiết bị cá nhân sau hậu quả của một tai nạn mỏ, ví dụ như cháy mỏ. Ví dụ như trong trường hợp nồng độ khí mêtan trong không khí vượt ngưỡng cho phép, gây nguy hiểm cho các loại xe không có hệ thống phòng nổ qua lại. Hệ thống thiết bị nói trên được lắp đặt dọc theo đường lò vận chuyển nhằm giảm bớt nhu cầu mang theo thiết bị cá nhân của công nhân lái xe để kiểm tra không khí. Điều này giúp giảm chi phí vận hành đồng thời đảm bảo mức an toàn cao. Người lái xe có khả năng quan sát được đèn báo động của mỗi thiết bị trong hệ thống đặt dọc đường đi, và cũng giống như tín hiệu giao thông, đèn đỏ báo nguy hiểm và đèn xanh cho phép đi qua.
Một ứng dụng quan trọng khác của hệ thống là giúp cho công nhân tránh làm việc trong môi trường có khả năng gây nổ. Điều này cũng bao gồm các hoạt động như hàn hồ quang điện và hàn khí, hàn đồng, cắt bằng mỏ đốt và mài giũa với ngọn lửa hở. Các hình thức làm việc này đều tạo ra nhiệt và tia lửa, xỉ nóng, có thể gây bắt lửa cho loại khí dễ cháy. Hệ thống đèn và âm thanh cảnh báo của thiết bị di động giúp ngăn ngừa các hiểm họa này trong môi trường nguy hiểm. Mặc dù mối đe dọa sắp xảy ra có thể đã bị loại trừ, nhưng sau đó, người công nhân cần vào khu vực để điều tra nguyên nhân, dọn sạch các đất đá vụn và có thể tiến hành các hoạt động tìm kiếm và cấp cứu. Trong thời gian này, khí độc và dễ cháy có thể tiếp tục gây ra mối đe dọa. Hệ thống thiết bị bố trí tại hiện trường sau vụ cháy có thể dùng làm như một thiết bị cảnh báo cháy và an toàn tại khu vực. Điều này có nghĩa là, mức độ an toàn được cải thiện, giảm bớt nhân công trong việc giám sát các hiện tượng cháy phát sinh. Trong các tình huống này, hệ thống thiết bị nói trên có thể đáp ứng những vấn đề sau:    
- Vụ cháy được ngăn chặn hoặc bảo vệ an toàn đến mức độ nào?
- Có cần thiết phải trang bị các thiết bị bảo vệ các nhân trong quá trình hoạt động?
- Công tác thông gió có tương thích với khu vực không?
Các đội cấp cứu không cần thiết phải tiến hành các phép đo điểm với máy quan trắc cá nhân. Họ có thể tập trung vào việc cấp cứu hoặc nhiệm vụ cơ bản khác.
Hiển nhiên là, việc ứng dụng các hệ thống thiết bị di động sẽ dẫn đến vấn đề về tiêu chuẩn và quy phạm an toàn. Tại các mỏ khoáng sản và kim loại hầm lò Canada, các tiêu chuẩn CSA và ULC đều là những cân nhắc quan trọng. Thực tế là, những tiêu chuẩn này đã công nhận sự an toàn khi vận hành hệ thống thiết bị di động trong môi trường mỏ nguy hiểm về khí nổ và cháy. Ngoài ra, các điều khoản trách nhiệm chung nêu trong các bộ luật về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp đảm bảo cho các công ty khai thác mỏ sử dụng các hệ thống thiết bị này trong các môi trường tiềm tàng khí H2S và SO2. Kết quả là, việc sử dụng các hệ thống này tại các mỏ của Canada có xu hướng gia tăng.
Tại các mỏ than hầm lò của Mỹ, các vấn đề về cháy nổ mỏ và ngộ độc khí liên quan đến nồng độ khí mêtan cao được xem là rất quan trọng. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn cụ thể vẫn chưa hướng tới việc sử dụng các hệ thống thiết bị di động nói trên. Nhưng hiện nay cũng đã có nhiều công ty khai thác than đang quan tâm tới việc sử dụng nhằm nâng cao an toàn trong hoạt động khai thác./.

Trung Nguyễn
Biên tập theo tạp chí Coal News, tháng Giêng năm 2013

 

Số lượt đọc: 4392 - Cập nhật lần cuối: 02:04 | 23/05/2013
Về trang trước Bản in Gửi mail Trang chủ