Giải pháp hoàn thiện hệ thống thông gió khu mỏ Cẩm Thành, Công ty than Hạ Long đảm bảo sản lượng khai thác giai đoạn đến 2020
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ KHU MỎ
CẨM THÀNH, CÔNG TY THAN HẠ LONG ĐẢM BẢO SẢN LƯỢNG
KHAI THÁC GIAI ĐOẠN ĐẾN 2020
Nguyễn Cao Khải, Nguyễn Văn Thịnh, Đặng Vũ Chí
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Biên tập: ThS. Phạm Chân Chính
Tóm tắt:
Trên cơ sở hiện trạng thông gió của mỏ than Cẩm Thành, Công ty than Hạ Long, báo cáo đã tính
đến việc khu mỏ phải tăng sản lượng trong giai đoạn đến năm 2020, từ đó đề xuất các giải pháp phù
hợp, nhằm hoàn thiện hệ thống thông gió, giúp Công ty có được sự chủ động trong việc thực hiện
kế hoạch sản xuất lâu dài, đảm bảo an toàn môi trường làm việc và góp phần giảm chi phí trong
khâu thông gió mỏ.
1. Hiện trạng khai thác khu Cẩm Thành
cấu trúc từ các đường lò với 3 lò chợ hoạt động
Công ty than Hạ Long là một trong những và 8 gương lò chuẩn bị như trên giản đồ thông
Công ty khai thác than hầm lò có sản lượng lớn gió mỏ hình 1. Nhìn chung đây là mạng gió khá
trong Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản phức tạp. Khu mỏ được thông gió bằng phương
Việt Nam. Công ty gồm 03 khai trường (khu khai pháp thông gió hút với một trạm quạt loại BD-II-
thác: Cẩm Thành, Tân Lập, Hà Ráng), kế hoạch 6-No15/2x55kW [3].
năm 2017 với tổng sản lượng khoảng 1,65 triệu
T/năm, và kế hoạch năm 2018 là 1,75 triệu T/
2.1.2. Tính lưu lượng gió hiện tại cho khu vực
Để tính toán lưu lượng gió chung cho mỏ ta
năm. Khu khai trường Cẩm Thành với kế hoạch áp dụng công thức [Trần Xuân Hà và nnk, 2014]:
khai thác năm 2017 là 400.000 T/năm, để đạt
được sản lượng này khu mỏ phải huy động 03
lò chợ khai thác và 08 gương lò đào. Theo kế
Qm= 1,1(Ksl. SQlc+SQcb+SQht + åQrg); m3/s (1)
Trong đó:
1,1 – Hệ số kể đến sự phân phối gió không
hoạch thì khu Cẩm Thành sẽ là một khu vực đều trong các luồng gió.
phải tăng sản lượng lớn, giai đoạn đến năm
Ksl- Hệ số tính đến sự tăng sản lượng của lò
2020 có thể tăng sản lượng lên khoảng 700.000 chợ (chọn kt = 1.1).
T/năm và sẽ phải huy động tới 05 lò chợ vào
khai thác [3]. Để tăng sản lượng khai thác của
åQrg - Tổng lưu lượng gió rò trong mỏ, m3/s.
SQlc – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho
khu vực bắt buộc phải xây dựng kế hoạch khai gương lò chợ, m3/s.
thác tương ứng và dẫn đến cấu trúc của hệ
SQcb – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho
thống thông gió phải thay đổi, thậm chí bị phá gương lò đào, m3/s.
vỡ (thay đổi gần như hoàn toàn). Nhiệm vụ đặt
SQht – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho hầm
ra là phải nghiên cứu áp dụng các giải pháp phù trạm, m3/s.
hợp để hoàn thiện hệ thống thông gió cho mỏ,
Với hiện trạng khai thác khu vực, ta tính toán
nhằm đáp ứng các mục tiêu của công tác thông được có lưu lượng gió cho khu mỏ như sau [2]:
gió mỏ là đảm bảo môi trường và an toàn. Song Qm= 1,1(1,1 x 17,0 + 16,8 + 4,36 + 5,6) = 50,01m3/s
phải đáp ứng tiêu chí về hiệu quả đầu tư.
2. Tính toán thông gió cho khu mỏ Cẩm
Thành
2.1.3. Tính hạ áp hiện tại cho khu vực
Như trên giản đồ hình 1 cho thấy khu mỏ có
4 luồng gió chính. Để xác định được hạ áp của
2.1. Tính toán hiện trạng thông gió cho mỏ ta đi tính toán hạ áp của các luồng gió và
khu mỏ
áp dụng theo công thức [Trần Xuân Hà và nnk,
2014]:
2.1.1. Sơ đồ thông gió hiện tại của khu mỏ
Sơ đồ mạng gió mỏ hiện trạng khu vực được
KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ
48
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Hình 1. Giản đồ thông gió hiện tại khu Cẩm Thành (năm 2017)
Trong đó:
Trong đó:
Shms: Tổng hạ áp gây ra do sức cản ma sát
Kr – Hệ số rò gió tại trạm quạt, Kr = 1,15
Qm – Lưu lượng gió yêu cầu toàn mỏ, Qm =
của các đoạn lò nối tiếp nhau theo một luồng
gió, tính từ điểm gió vào đến điểm gió ra. Hạ áp 50,01 m3/s
này tính theo công thức [Trần Xuân Hà và nnk,
2014]:
Kết quả tính toán lưu lượng gió cho quạt như
sau [2]: Qq = 57,51m3/s.
* Xác định hạ áp quạt cần tạo ra
Trong đó:
Hạ áp của quạt được tính theo công thức [1]:
hq = (k1.Rm + Rtbq).Qq2 , mmH2O (5)
Trong đó:
α
i : Hệ số sức cản khí động học ở đường lò
thứ i trên luồng gió, kGS2/m4;
k1- hệ số kể đến sự rò gió tại trạm quạt, k1 =
1/kr2, k1 = 0.76
Li, Pi, Si : Chiều dài, chu vi, tiết diện của
đường lò thứ i;
Rm- sức cản mỏ: Đối với khu mỏ thì ta có sức
cản của các nhánh đường lò tương ứng với 3
trạm quạt như sau: Rm = 0.033998 kμ;
Rtbq- sức cản nội bộ thiết bị quạt (Rtbq = a. p/
D4): Đối với các quạt gió chính của khu mỏ thì ta
có sức cản của các nhánh đường lò tương ứng
với 3 trạm quạt như sau: Rtbq = 0,0031;
Thay vào ta có [2]: hq = 102,5 mmH2O =
1025Pa;
* Xác định chế độ làm việc hợp lý của các
quạt gió chính
Việc tính toán xác định chế độ làm việc của
các quạt gió chính như sau:
Qi : Lượng gió đi qua đường lò thứ i, m3/s
ShCb: Tổng hạ áp do sức cản cục bộ tính
theo một luồng gió, trong thực tế thường
lấy từ (10 - 25%) Hms.
Thay các thông số và tính toán có kết quả
hạ áp mỏ như sau: h1 = 85,03 mmH2O (hạ áp
luồng 1); h2 = 82,49 mmH2O (hạ áp luồng 2); h3
= 78,80 mmH2O (hạ áp luồng 3) và h4 = 67,26
mmH2O (hạ áp luồng 4).
Để cân bằng hạ áp mỏ, ở đây áp dụng
phương pháp cân bằng là sử dụng cửa sổ gió
để điều chỉnh. Hạ áp mỏ được chọn là h1 =
85,03 mmH2O.
2.1.4. Xác định chế độ làm việc hiện tại của
quạt gió chính
* Xác định lưu lượng gió các quạt cần tạo ra
Để tính toán lưu lượng gió quạt cần tạo ra, ta
áp dụng công thức sau [Trần Xuân Hà và nnk,
2014]:
- Phương trình đường đặc tính mỏ: h =
0,030978.Q2;
- Chế độ làm việc của các quạt gió chính
Kết quả xác định chế độ làm việc của quạt
gió chính như trên hình 2. Điểm làm việc là điểm
B, với các thông số làm việc của quạt như sau:
Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 59 m3/s; Hạ áp quạt
tạo ra: hct1 = 108,2 mmH2O = 1082Pa; Góc lắp
m3
Qq = KrQm ,
.
(4)
s
KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ 49
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
cánh của bánh công tác: θ = +250 và hiệu suất khu mỏ như sau:
làm việc của quạt: η = 0,54.
Qm = 1,1(1,1 x 32,6 + 23,5 + 4,74 + 7,16) =
78,38 m3/s
2.2.3. Tính hạ áp cho khu vực khi tăng sản
lượng
Như trên giản đồ thông gió hình 3, cho thấy
mạng gió có 5 luồng gió chính. Kết quả tính
toán hạ áp của các luồng gió cụ thể như sau:
h1 = 118.81 mmH2O (Lò chợ V11 CB số 1 mức
-50/+40); h2 = 113,45 mmH2O (Lò chợ V11 CB
số 2 mức -50/+40); h3 = 126 mmH2O (Lò chợ
V10 CB mức -50/-20); h4 = 130,58 mmH2O (Lò
chợ V10 CN mức -50/-20); h5 = 125,81 mmH2O.
(Lò chợ V11B CB mức -50/-20). Trong số 5
luồng gió mỏ, có luồng h4 = 130,58 mmH2O (Lò
chợ V10 CN mức -50/-20) là lớn nhất. Ta chọn
hạ áp ở luồng h4 = 130,58mm H2O làm hạ áp
chung của khu mỏ. Các luồng khác được điều
chỉnh cân bằng hạ áp bằng việc đặt cửa sổ gió
điều chỉnh.
Hình 2. Đồ thị xác định chế độ làm việc hiện tại
của quạt gió BD-II-6-No15 Khu Cẩm Thành,
2.2. Tính toán thông gió cho khu vực mỏ
khi tăng sản lượng khai thác
Việc tính toán thông gió cho khu vực mỏ khi
tăng sản lượng khai thác được tiến hành thực
hiện tương tự như tính toán thông gió cho khu
mỏ hiện tại, nhưng theo các thông số của khu
mỏ khi tăng sản lượng khai thác. Kết quả tính
toán như sau [Nguyễn Cao Khải, 2017]:
2.2.1. Sơ đồ thông gió của khu mỏ khi tăng
sản lượng khai thác
Để đảm bảo sản lượng khu mỏ lên 700.000
T/năm, khu Cẩm Thành tiến hành khai thác các
vỉa than gồm: Vỉa 10 và vỉa 11. Khu mỏ phải
huy động 5 lò chợ và 10 gương lò đào. Sơ đồ
thông gió của mỏ được thể hiện như trên giản
đồ thông gió hình 3.
2.2.4. Xác định chế độ làm việc của quạt gió
chính khi tăng sản lượng
* Xác định lưu lượng gió các quạt cần tạo ra
[2]
Kết quả tính toán lưu lượng gió cho các quạt
như sau: Qq = 90,1m3/s.
* Xác định hạ áp quạt cần tạo ra [2]
Hạ áp quạt cần tạo ra: hq = 197,3mm H2O =
1973Pa;
* Xác định chế độ làm việc hợp lý của các
quạt gió chính
Như vậy với đặc tính kỹ thuật và năng lực làm
việc của loại quạt BD-II-6-No15/2x55kW hiện
nay của khu mỏ đang sử dụng sẽ không đáp
ứng thông gió cho mỏ nếu như chỉ sử dụng 1
quạt hoạt động và để 1 quạt ở chế độ dự phòng.
Chính vì vậy nếu phương án sử dụng quạt BD-
II-6-No15/2x55kW hiện có chỉ là giải pháp tạm
thời trước mắt, còn về lâu dài phải tính việc đầu
tư loại quạt gió mới.
2.2.2. Tính lưu lượng gió cho khu vực mỏ khi
tăng sản lượng
Với điều kiện khi tăng sản lượng khai thác
khu vực, ta tính toán được lưu lượng gió cho
Khi sử dụng loại quạt BD-II-6-No15/2x55kW
hiện có thì phải huy động cả 2 quạt cùng chạy
với chế độ liên hợp song song gần nhau và
không còn quạt dự phòng. Kết quả xác định chế
độ làm việc của quạt như sau:
- Phương trình đường đặc tính mỏ: h =
0,0243.Q2;
- Chế độ làm việc của các quạt gió chính
Kết quả xác định chế độ làm việc của quạt
Hình 3. Giản đồ thông gió khu Cẩm Thành, khi
tăng sản lượng khai thác
KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ
50
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
gió chính như trên hình 4. Điểm làm việc là điểm phải có giải pháp tính toán phù hợp.
B, với các thông số làm việc của quạt như sau:
Điểm làm việc là điểm Bct1; Lưu lượng bộ quạt
3.3. Giải pháp sử dụng quạt gió chính:
Dự kiến lưu lượng gió cho mỏ khoảng 78,38
tạo ra Qc = 91,3 m3/s; Lưu lượng quạt tạo ra: m3/s. Có nghĩa là trạm quạt gió chính cần làm
Qct = 45,6 m3/s; Hạ áp quạt tạo ra: hct = 195,1 việc với năng lực lớn hơn, do vậy, loại quạt BD-
mmH2O = 1951Pa; Góc lắp cánh của bánh công II-6-No15/2x55kW không còn đáp ứng. Lúc đó
tác: θ = 00 và Hiệu suất làm việc của quạt: η = mỏ cần thay đổi loại quạt khác có công suất lớn
0,77.
hơn. Ở đây, nội dung nghiên cứu xét tới nhu cầu
phát triển của mỏ tới giai đoạn sau năm 2025, vì
vậy chúng tôi đề xuất sử dụng loại quạt 2K56-
No24 (hoặc loại quạt có công suất tương tự). Dự
kiến tính toán chế độ làm việc của quạt gió loại
2K56-No24 khi tăng sản lượng khai thác như
trên hình 5.
Hình 4. Đồ thị xác định chế độ công tác của quạt
gió chính Khu Cẩm Thành, khi tăng sản lượng
(theo phương án sử dụng 02 quạt BD-II-6-
No15/2x55kW ghép liên hợp)
3. Giải pháp hoàn thiện hệ thống thông
gió mỏ khi tăng sản lượng khai thác
3.1. Định hướng về phương pháp thông gió
và vị trí đặt quạt
Hình 5. Đồ thị xác định chế độ công tác của quạt
gió chính Khu Cẩm Thành, khi tăng sản lượng
(theo phương án sử dụng quạt 2K56-No24)
Công tác thông gió cho khu mỏ Cẩm Thành
khi tiếp tục kế hoạch khai thác từ mức -50 lên +40
vẫn tiến hành như hiện nay. Cụ thể là: Thông gió
chung cho khu mỏ vẫn sử dụng phương pháp
thông gió hút, với 01 trạm quạt gió chính như
hiện nay: loại BD-II-6-No15/2x55kW) tại cửa lò
mức +117. Tuy nhiên nếu sản lượng khu Cẩm
Thành tăng trạm quạt này sẽ không đáp ứng,
đề xuất: Nâng công suất của Trạm quạt gió mức
+117 từ trạm quạt gió loại BD-II-6-N15/2x55kW
lên loại quạt gió 2K56-N024 hay loại FBDCZ-
6-No24/2x315 kW hoặc loại quạt có công suất
tương đương.
- Chế độ làm việc của các quạt gió chính
Kết quả xác định chế độ làm việc của quạt
gió chính như trên hình 5. Với các thông số làm
việc của quạt như sau: Điểm làm việc là điểm
Bct2; Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 87 m3/s; Hạ áp
quạt tạo ra: hct = 164,5 mmH2O; Góc lắp cánh
của bánh công tác: θ = 2,50 và Hiệu suất làm
việc của quạt: η = 0,74.
3.2. Định hướng về nhu cầu lượng gió chung
cần đưa vào mỏ.
Lưu lượng gió chung của mỏ cần đảm bảo
được nhu cầu gió sạch như hiện tại (khoảng
57,5 m3/s) để duy trì phần sản xuất, đồng thời
nếu khu Cẩm Thành huy động thêm lò chợ để
tăng sản lượng khai thác theo kế hoạch, thì nhu
cầu gió khu vực phía Cẩm Thành sẽ tăng, vì vậy
Hình 6. Kết quả tính toán tối ưu chế độ làm việc
hiện tại của quạt BD-II-6-No15/2x55kW
KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ 51
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
3.4. Giải pháp tối ưu chế độ làm việc của quạt quạt gió chính, nhằm giảm tối đa lượng gió rò.
gió chính
Để nâng cao hiệu quả thông gió mỏ cũng như tăng sản lượng khai thác
giảm giá thành khai thác, chúng tôi đề xuất giải Khi khu vực Cẩm Thành đưa thêm lò chợ
Định hướng chung về công tác thông gió khi
pháp sử dụng biến tần để điều chỉnh chế độ làm vào hoạt động để tăng sản lượng khu khai thác
việc của quạt nhằm tối ưu chế độ làm việc của (hiện nay mới có 03 lò chợ hoạt động, do vậy khi
quạt gió chính, đáp ứng nhu cầu thông gió của tăng sản lượng có thể phải huy động tới 5 lò chợ
mỏ, nhưng giúp cho việc sử dụng tiết kiệm, hiệu hoạt động), cần phải có kế hoạch thay quạt gió
quả điện năng và đảm bảo an toàn môi trường chính loại BD-II-6-No15 bằng loại quạt có công
[4], [5]. Việc tính toán hiệu quả áp dụng biến tần suất lớn hơn như loại 2K56-No24 (hoặc tương
có thể được thực hiện bằng phần mềm tính toán đương); Đầu tư biến tần để điều chỉnh chế độ
như trên hình 6.
làm việc của quạt gió chính, nhằm tăng hiệu quả
thông gió và giảm chi phí thông gió, góp phần
4. Kết luận
Việc tính toán thông gió hiện tại và khi tăng giảm giá thành khai thác mỏ, đáp ứng tốt điều
sản lượng khai thác theo kế hoạch cho thấy về kiện an toàn và môi trường./.
cơ bản hệ thống thông gió khu mỏ vẫn đáp ứng
yêu cầu như các đường lò, cửa chắn gió,... Tuy
Tài liệu tham khảo:
[1] Trần Xuân Hà và nnk, 2014. Giáo trình
nhiên, trong tương lai năng lực yêu cầu thông gió thông gió mỏ. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
mỏ sẽ lên tăng từ mức 57,51m3/s lên 90,01m3/s, thuật, Hà Nội.
ảnh hưởng lớn đến năng lực đáp ứng thông
[2] Nguyễn Cao Khải, 2017. Báo cáo tổng
gió của trạm quạt gió chính, khi đó trạm quạt kết đề tài cơ sở mã số: T17-15, Nghiên cứu
gió hiện tại không còn phù hợp. Để đáp ứng và hoàn thiện hệ thống thông gió cho khu mỏ Cẩm
nâng cao hơn nữa hiệu quả hoạt động thông gió Thành, Công ty than Hạ Long đảm bảo tăng
mỏ, Công ty cần phải thực hiện một số giải pháp sản lượng từ 400.000 T/năm lên 700.000T/năm.
để hoàn thiện hệ thống thông gió như sau:
Trường Đại học Mỏ-Địa chất.
Các giải pháp trước mắt
[3] Phòng Thông gió, 2017. Kế hoạch sản
Cần phải tăng cường công tác quản lý đặc xuất và thông gió khu Cẩm Thành giai đoạn đến
biệt là công tác đóng mở cửa gió đảm bảo điều 2017 và Kế hoạch dự kiến năm 2020. Công ty
chỉnh bổ sung lượng gió cho lò chợ còn thiếu, than Hạ Long-TKV.
để cải thiện điều kiện làm việc tốt hơn. Đồng
[4] Babak G.A, K.P. Bocharov, AT Volokhiev,
thời phải luôn đảm bảo chất lượng đường ống 1982. Main ventilation fans for underground
gió tốt hơn, giảm rò gió tới mức tối đa khi thông mining. - M.: Nedra.
gió cho các gương lò chuẩn bị; Gia công các
[5] V.V. Sobolev, 2007. Energy saving of
cửa kiểm tra chế độ làm việc của quạt gió chính electrical equipment for the main ventilation
tại các trạm quạt. Gia công, sửa chữa các cửa of mining enterprises//Mining Information and
chắn gió, đặc biệt là cửa gió ở cửa lò đặt trạm Analytical Bulletin. - Moscow. - No. 7.
Complete of the ventilation system at Cam Thanh coal mine, Ha Long Coal
Company to ensure the exploitation output in the period up to 2020
Nguyen Cao Khai, Nguyen Van Thinh, Dang Vu Chi
Hanoi University of Mining and Geology
Summary:
Basing on the current situation of the ventilation system at Cam Thanh coal mine area, Ha Long
Coal Company, the paper has taken into account the plan when the mine increases its mining output
in the period to 2020, and then, suggesting the appropriate solutions to improve the ventilation
system, enabling the company to take initiative in the implementation of the long-term production
plan, ensure safety in the working environment and reduce the cost of the mine ventilation work.
KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ
52
5 trang
14400
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giải pháp hoàn thiện hệ thống thông gió khu mỏ Cẩm Thành, Công ty than Hạ Long đảm bảo sản lượng khai thác giai đoạn đến 2020", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giai_phap_hoan_thien_he_thong_thong_gio_khu_mo_cam_thanh_con.pdf
