Bài tập lớn Thông gió mỏ hầm lò

Mở đầu Trong công nghiệp khai thác hầm lò, việc đảm bảo cho công nhân và thiết bị máy móc làm việc trong mỏ được an toàn là một trong những nhiệm vụ hàng đầu. Để đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ trên ngoài các công tác như: chống giữ đường lò, điều khiển áp lực mỏ và sửa chữa đường lo … thì công tác không thể thiếu đối với tất cả các mỏ hầm lò đó là công tác thông gió. Chúng ta cần phải tiến hành thông gió cho mỏ vì những nguyên nhân cơ bản sau: ã Trong quá trình hoạt động khai thác của mỏ làm phát sinh ra hàng loạt các chất khí độc, khí cháy nổ, khí phóng xạ như: CH4 , CO , H2 , NO , NO2 , H2S , NH3 , hơi asen , hơi thuỷ ngân … Trong những trường hợp nồng độ của các chất khí nói trên có trong mỏ vượt quá nồng độ cho phép sẽ gây nguy hiểm cho con người và các thiết bị máy móc hoạt động trong mỏ. đặc biệt khi các chất khí cháy nổ đạt đến nồng độ nhất định nào đó sẽ gây ra cháy nổ làm sập đường lò dẫn tới những thiệt hại vô cùng to lớn về người cà của. Vì vậy phải thường xuyên đưa một lượng gió sạch vào để hoà loãng nồng độ của các chất khí và nhanh chóng đưa da khỏi mỏ. ã Trong mỏ thường xuyên phát sinh ra một lượng bụi khá lớn, lượng bụi này ảnh hưởng tới hoạt động của thiết bị máy móc trong mỏ như: giảm năng suất, giảm tuổi thọ của máy, làm máy móc chóng hỏng… Ngoài ra còn ảnh hưởng lớn tới sức khỏe của người lao động làm việc trong mỏ. Do đó cần đưa gió sạch vào để hoà loãng lượng bụi và nhanh chóng đưa ra khỏi mỏ. ã Cần thường xuyên đưa một lượng gió sạch từ ngoài vào mỏ để tạo điều kiện về vi khí hậu thuận lợi cho công nhân và máy móc làm việc như: đảm bảo về nhiệt độ, độ ẩm cho phép, đảm bảo cung cấp đủ lượng khí ôxy để cho công nhân và máy móc làm việc an toàn, tạo luồng gió lưu thông trong mỏ. Với vai trò to lớn như trên thì công tác thông gió phải được tính toán lựa chọn phương pháp, thiết bị thông gió hợp lý nhất, đảm bảo an toàn nhất cho các hoạt động trong mỏ. Trong bài tập này được chia thành hai phần: Phần I : Lựa chọn các thông số mỏ vỉa và khai thác cho mỏ. Phần II: Thiết kế thông gió chung cho mỏ.

• Trong quá trình hoạt động khai thác của mỏ làm phát sinh

ra hàng loạt các chất khí độc, khí cháy nổ, khí phóng xạ nh: CH4

, CO , H2 , NO , NO2 , H2S , NH3 , hơi asen , hơi thuỷ ngân …Trong những trờng hợp nồng độ của các chất khí nói trên có trong

mỏ vợt quá nồng độ cho phép sẽ gây nguy hiểm cho con ngời vàcác thiết bị máy móc hoạt động trong mỏ đặc biệt khi các chấtkhí cháy nổ đạt đến nồng độ nhất định nào đó sẽ gây racháy nổ làm sập đờng lò dẫn tới những thiệt hại vô cùng to lớn vềngời cà của Vì vậy phải thờng xuyên đa một lợng gió sạch vào

để hoà loãng nồng độ của các chất khí và nhanh chóng đa dakhỏi mỏ

• Trong mỏ thờng xuyên phát sinh ra một lợng bụi khá lớn, lợngbụi này ảnh hởng tới hoạt động của thiết bị máy móc trong mỏ

nh: giảm năng suất, giảm tuổi thọ của máy, làm máy móc chónghỏng… Ngoài ra còn ảnh hởng lớn tới sức khỏe của ngời lao độnglàm việc trong mỏ Do đó cần đa gió sạch vào để hoà loãng lợngbụi và nhanh chóng đa ra khỏi mỏ.

• Cần thờng xuyên đa một lợng gió sạch từ ngoài vào mỏ đểtạo điều kiện về vi khí hậu thuận lợi cho công nhân và máy móclàm việc nh: đảm bảo về nhiệt độ, độ ẩm cho phép, đảm bảocung cấp đủ lợng khí ôxy để cho công nhân và máy móc làmviệc an toàn, tạo luồng gió lu thông trong mỏ

Với vai trò to lớn nh trên thì công tác thông gió phải đợc tínhtoán lựa chọn phơng pháp, thiết bị thông gió hợp lý nhất, đảmbảo an toàn nhất cho các hoạt động trong mỏ

Trong bài tập này đợc chia thành hai phần:

Phần I : Lựa chọn các thông số mỏ vỉa và khai thác cho mỏ Phần II: Thiết kế thông gió chung cho mỏ

PHầN I :

LựA CHọN CáC THÔNG Số Mở VỉA Và KHAI THáC

I đặc điểm khu mỏ.

1 Điều kiện địa chất khu mỏ

Trong bài tập này ta tiến hành thiết kế cho khu mỏ có điềukiện địa chất đơn giản: Đất đá ổn định và có hệ số kiên cốtrung bình f = 7 Địa hình khu mỏ cao, không có hồ ao, sôngsuối trên bề mặt, không có các công trình cần bảo vệ trên bềmặt, trong khu vực mỏ không có các đứt gãy và các phay phá

địa chất Điều kiện địa chất thuỷ văn đơn giản, chịu tác dụngchủ yếu của nớc ma và nớc ngầm Địa hình nơi tiến hành đào

cặp giếng đứng là tơng đối bằng phẳng, công tác xây dựngmạt mỏ ít tốn kém vì không phải san gạt mặt bằng mỏ.

2 Đặc điểm của vỉa than

Khu mỏ tiến hành thiết kế thông gió gồm 2 vỉa than V1 và

V2 nằm song song với nhau và cách nhau một khoảng k = 50m.Hai vỉa có chiều dày trung bình là m1 = m2 = 2,5m, có cấu tạo

đơn giản ( góc dốc của vỉa ổn định, vỉa dốc đứng α = 300,vỉa kéo dài theo phơng , giả sử chiều dài theo phơng của vỉa là

S = 200m) Các vỉa than nằm trong đất đá đồng nhất nên cothể tiến hành khai thác đồng thời cả hai vỉa than

II thiiết kế mở vỉa.

1. Lựa chọn các thông số của vỉa

Để thuận lợi cho cho việc tính toán lựa chọn các thông số mở vỉacũng nh

Chiều dài lò xuyên vỉa tầng I là L1 = 100m

Chiều dài lò xuyên vỉa tầng II là L2 = 240m

Chiều dài lò xuyên vỉa tầng III là L3 = 380m

H = 170/sin300 = 340m.

• Chiều dài lò chợ Lc

Khi sử dụng công nghệ khai thác thủ công (là khoan nổmìn và chống bằng cột chống thuỷ lực đơn ) để khai thác các

vỉa dốc nghiêng thì lò chợ dài thông thờng có chiều dài là Lc =

110 ữ 135m Trong bài tập này ta chọn chiều dài lò chợ là Lc =

130 m

• Kích th ớc trụ bảo vệ St

Trong quá trình khai thác, để bảo vệ đờng lò dọc vỉa vậnchuyển ta phải để lại các trụ bảo vệ Tuỳ thuộc vào từng độ sâukhác nhau mà chiều cao trụ bảo vệ cũng khác nhau Trong bài tậpnày ta đi xác định chiều cao trụ bảo vệ các đờng lò dọc vỉavận chuyển tầng II và tầng III Chiều cao trụ bảo vệ đợc xác

định theo công thức của giáo s M.M Prôtôđiakônôp : St =

f : hệ số kiên cố của đất đá , f = 7

ξ : hệ số tính đến độ kiên cố của đất đá và than, với độkiên cố của đất đá

Chiều sâu từ mặt đất tới đờng lò dọc vỉa vận chuyểntầng III là

Hm3 = H1 + H2 + H3 = 30 + 70 +70 = 170m Vậy chiều cao trụ bảo vệ đờng lò dọc vỉa vận chuyển tầng IIlà:

S2 = 7

100 130 1 5

30 cos 0

= 7,5 m chọn S2 = 8 m

Chiều cao trụ bảo vệ đờng lò dọc vỉa vận chuyển tầng III là

S3 = 7

170 130 1 5

30 cos 0

≈

9,7 m Chọn S3 = 10 m

2. Thiết kế mở vỉa

Ta lựa chọn phơng án mở vỉa bằng giếng đứng nhiều mức với

lò xuyên vỉa chính, giếng đặt tại trung tâm của ruộng mỏ

• Sơ đồ mở vỉa

v1

1

(I)

6a=6b5a=5b

9a=9b

(II)

16a=16b

248

A-A

(III)

(II)5a

9a

1514

1113

5b4

1210

16b 8

17 19

20 18

Để chuẩn bị cho vỉa V1, từ lò xuyên vỉa 8 ta tiến hành đào

lò dọc vỉa vận chuyển về hai phía của ruộng mỏ là 9a và 9b,

đào lò cắt 10 và 11 để tạo lò chợ ban đầu cho tầng Để bảo vệ

lò chợ 10 và 11 ta đào lò song song 12 và 13 Để liên hệ giữa lòsong song 12,13 với lò dọc vỉa vận chuyển 9 ta đào họng sáo 14

và 15

Để chuẩn bị cho vỉa V2, từ lò xuyên vỉa 8 ta đào lò dọc vỉavận chuyển về hai phía của ruộng mỏ là 16a và 16b, đào lò cắt

17 và 18 để tạo lò chợ ban đầu cho tầng Để bảo vệ lò chợ 17 và

18 ta tiến hành đào lò song song 19 và 20 Để liên hệ giữa lòsong song 19 và 20 với lò dọc vỉa vận chuyển 16 ta đào họngsáo 21 và 22

Khi đang khai thác tâng II thì tiến hành chuẩn bị cho tầngIII bằng cách đào sâu thêm giếng đứng tới độ sâu 170m thì

đào sân giếng 23, đào lò xuyên vỉa 24

Các công tác chuẩn bị tiếp theo cho tầng III đợc tiến hành tơng

Trong bài tập này ta tiến hành khai thác đồng thời 4 lò chợ, khi

đó công tác vận tải đợc thể hiện theo sơ đồ sau ( hớng mũi tên

• Thông gió :

Sơ đồ thông gió cho toàn mỏ :

maởt moỷ2

418

17 6a

6b

5b11

5a10

gioự saùch 1

7 8

1214

1315

19

21

2022

9a9b16a16b

2423

• Thoát n ớc:

Nớc từ lò chợ thoát ra đợc chảy về hầm chứa nớc ở độ sâu 100m

và sau đó dùng máy bơm ly tâm bơm nớc lên mặt mỏ

3. lựa chọn tiết diện đ ờng lò

Trong bài tập này ta không đi tính toán cụ thể tiết diện

từng loại đờng lò mà để đơn giản ta đi lựa chọn tiết diện của

các loại đờng lò Theo kinh nghiệm thì tiết diện của các loại

đ-ờng lò có thể lựa chọn nh sau:

• Tiết diện của giếng đứng chính : Sđ c

Với mỏ có sản lợng hàng năm là An = 800 000 t/năm thì ta sử

dụng thiết bị trục tải là thùng skíp loại trung bình Khi đó tiết

diện giếng đứng chính có thể chọn là Sđ c = 20m2

• Tiết diện giếng đứng phụ Sđp

Ta lựa chọn đứng phụ có tiết diện giếng hình tròn và diện tích

tiết diện là Sđp = 15m2

• Tiết diện lò xuyên vỉa và lò dọc vỉa vận chuyển Sx

Đối với lò xuyên vỉa và lò dọc vỉa vận chuyển ta chọn tiết diện

hình vòm tờng đứng 1 tâm với tiết diện là Sx = 9 m2

III hệ thống khai thác.

Việc lựa chọn hệ thống khai thác và công nghệ khai tháchợp lý có một vai trò vô quan trọng trong ngành công nghiệp khaithác, nó quyết định tới hiệu quả và giá thành khai thác Đồng thờicòn góp phần nâng cao năng suất lao động, đảm bảo sản lợngnăm của mỏ.

đầu cho tầng Trong quá trình khai thác, để bảo vệ lò chợ ta

đào lò song song chân 12 và 13 Để liên hệ giữa lò song song 12

và 9a ta đào họng sáo 14, liên hệ giữa lò song song 13 với 9b ta

• Công tác thông gió

4 5b

9a

IV: công nghệ khai thác.

Từ việc nghiên cứu điều kiện của khu khai thác, cấu tạocủa vỉa than ta thấy có thể lựa chon công nghệ khai thác thủcông : khấu than bằng khoan nổ mìn, chất tải thủ công lên mángtrợt, chống dữ lò chợ bằng cột thuỷ lực đơn và điều khiển áp lực

hàng năm là An = 800 000 t/năm Trong đó sản lợng than thu

đ-ợc trong quá trình đào lò chuẩn bị là Acb = 0,06 An = 0,06 800

000 = 48000 t Nh vậy sản lợng năm ở lò chợ là Anl = 752 000t/năm

Sản lợng năm của 1 lò chợ là A1 = Anl / 3 = 188 000 t/năm

Sản lợng ngày đêm của 1 lò chợ :

Ang- đ = A1 / N = 188 000/300 = 627 000 t/ng-đ ( N = 300 – số ngày làm việc trong một năm)

• Tiến độ 1 chu kỳ ltđ

Do ta sử dụng vì chống thuỷ lực đơn có chiều dài xà là 1,2mnên

tiến độ một chu kỳ là ltđ = 1,2m

2. Các quá trình công nghệ ở lò chợ:

a) Công tác khấu than lò chợ

Phơng pháp khấu than lò chợ đợc áp dụng là phơng phápkhoan nổ mìn Với chiều dài lò chợ Lc = 130m đợc chia làm 4

đoạn, mỗi đọan có chiều dài l1 = 32,5m Dự kiến mối ca khấuthan ở 2 đoạn lò chợ và sau 2 ca sẽ khấu và chống hết chiều dài

lò chợ, ca 3 sử dụng để kết thúc chu kỳ( một chu kỳ gồm 3 ca,mỗi ca gồm 8 giờ)

b) Tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn

• Loại thuốc nổ: Hiện nay trong ngành khai thác than ởViệt Nam, loại

Thuốc nổ đợc sử dụng phổ biến nhất là loại thuốc nổ AH-1 Do

đó trong bài tập nay ta sử dụng loại thuốc nổ này Đặc tính kỹthuật của thuốc nổ AH-1

stt Đặc tính kỹ thuật Đơn

vị Giá trị

1 Khối lợng thỏi thuốc gam 200

2 Đờng kính thỏi thuốc mm 36

3 Chiều dài thỏi thuốc mm 200

4 Mật độ thuốc nổ g/cm3 0,95 ữ 1,1

5 Khả năng công nổ cm3 250 ữ 260

• Phơng pháp nổ: Chọn phơng pháp nổ mìn điện,dùng kíp nổ là loại

kíp điện vi sai, có thời gian chậm vi sai là 25 ms

• Chiều dài lỗ khoan Lk : Khi khai thác với chiều cao lò chợ

2 , 1

• Số lợng lỗ mìn bố trí trên toàn bộ chiều dài đờng lò Nl

Số lợng lỗ mìn đợc xác định theo công thức:

Nl = n

td c c tc

K d

l m L q

.

.

2

∆

, lỗ

Trong đó: qt c = 0,15 kg/m3 – chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn.

2 = 180 lỗ

• Tổng chiều dài các lỗ khoan Ltk - đợc xác định theocông thức

• Lợng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ khoan ql :

2'1'

23' 22' 21'

4' 3'

2' 1'

+

- Trình tự nổ mìn: trên gơng bố trí 2 hàng lỗ mìn :hàng mìn vách

(gồm các lỗ mìn 1 ,2 , 3, 4 , … , 21 , 22 ) và hàng mìn nền(gồm các lỗ mìn 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , … , 21’ , 22’ , 23’ ) Hàng mìnvách tiến hành nổ vi sai với độ chậm vi sai là 25 ms còn hàngmìn nền tiến hành nổ tức thời

- Vận tải than trong lò chợ bằng máng trợt

d) Tính toán thành lập hộ chiếu chống giữ lò chợ

Trong bài tập nay ta không đi tính toán các thông số đểthành lập hộ chiếu chống giữ lò chợ, để đơn giản ta tiến hànhchọn các thông số chống giữ nh sau:

Khoảng cách giữa các hàng cột chống dc = 0,8m khoảngcách giữa các cột chống trong một hàng Ltd = 1,2m Vì chốngphá hoả là chồng cũi bằng gỗ

Hộ chiếu chống giữ lò chợ.

• Ca I:

- Nạp , nổ mìn : Do đội thợ nổ mìn của mỏ thực hiện

- Khoan lỗ mìn ở hai đoạn lò chợ , số công nhân thực hiện

- Chuyển gỗ từ lò vận tải lên hai đoạn lò chợ 1 và 2 số

ng-ời thực hiện là 4 ngng-ời

- Chuyển máng trợt, số công nhân thực hiện là 10 ngời

- Xếp chồng cũi mới, số công nhân thực hịên là 20 ngời

- Phá hoả, thu hồi than nóc và củng cố lò chợ, số côngnhân thực hiện là 30 ngời

Từ khối lợng công việc trong một ca ta lựa chọn một đội thợtrong một ca là 30 công nhân

Thành lập biểu đồ chu kỳ sản xuất và biểu đồ tổ chức nhân lực.

Phần ii

Thiiết kế thông gió chung cho mỏ

I lựa chọn ph ơng pháp và sơ đồ thông gió

Thông gió là một khâu quan trọng trong khai thác hầm lò,

nó có nhiệm vụ cung cấp một lợng khí sạch để hoà loãng lợng khí

độc , lợng bụi sinh ra trong quá trình khai thác và nhanh chóng

đa chúng ra khỏi mỏ Đồng thời tạo điều kiện về vi khí hậuthuận lợi cho công nhân và thiết bị máy móc làm việc

Với những điều kiện cụ thể của khu mỏ đợc tiến hành thiết

kê nh: mỏ thuộc loại mỏ hạng I, lợng khí độc và khí nổ thoát ra

ít, ruộng mỏ có cấu tạo đơn giản( kích thớc theo đờng phơng

và theo độ dốc ở hai cánh của ruộng mỏ là nh nhau) Do vậy talựa chọn phơng pháp thông gió đẩy với sơ đồ thông gió trungtâm chính

Ii tính toán l ợng gió chung cho mỏ

Để có thể lựa chọn đợc thiết bị thông gió phù hợp và đápứng đợc nhu cầu gió của mỏ thì ta phải tiến hành xác đinh lợnggió chung cần đa vào mỏ Để tính toán lợng gió chung ta sử dụngphơng pháp tính từ trong ra ngoài( tức là tính toán lợng gió sửdụng ở các hộ tiêu thụ và từ đó tính toán lợng gió chung của mỏ)

1 Tính l ợng gió ở lò chợ đang hoạt động Qlchđ

Trong bài tập này tiến hành khai thác 4 lò chợ đồng thời, ta

đi tính lợng gió cần cung cấp cho 1 lò chợ đang hoạt động qlchđ

• Tính theo số ngời lớn nhất làm việc trong lò chợ qlchđ 1: Lợng gió cần cung cấp đợc xác đinh theo công thức

qlchđ 1 = 4 n = 4 30 = 120 m3/phút

( trong đó n = 30 – số ngời lớn nhất làm việc trong lò chợ)

• Tính theo lợng thuốc nổ nổ đồng thời trong lò chợ qllhđ

2

Công thức xác định: qlchđ 2 =

lc

V B

4

n n

n0 – nồng độ khí mêtan có trong luồng gió sạch đa vào,chọn n0 = 0,1%.

Thay số vào ta đợc:

qlchđ 3 = (0 , 5 − 0 , 1) 24 60 =

100 100 2

Slc = 7,2m- tiết diện lớn nhất của lò chợ

Vmin - tốc độ gió nhỏ nhất ở gơng lò, chọn Vmin = 0,15 m/s Thay số vào ta đợc:

qlchđ 5 = 7,2 0,15 60 = 64,8 m3/phút

Vậy lợng gió cần cung cấp cho 1 lò chợ hoath động là:

qlchđ = qlchđ 4 = 302,4 m3/ phút.

Vậy lợng gió cung cấp cho 4 lò chợ hoath động là:

Qlchđ = 4 qlchđ = 4 302,4 = 1210 m3/ phút

2 L ợng gió sạch cung cấp cho lò dự phòng Qlcdp

Trong mỏ thờng có 1 lò chợ dự phòng và lợng gió cung cấp cho

lò chợ dự

phòng khoảng 50 % lợng gió cung cấp cho lò chợ hoạt động Vậy Qlcdp = 0,5 302,4 = 151 m3/phút

3 Lợng gió cần cung cấp cho hầm chứa thuốc nổ Qh

Chọn lợng gió cần cung cấp là : Qh = 15 m3/phút

4 L ợng gió sạch cung cấp cho công tác đào lò chuẩn bị Qcb

• Tính theo số ngời đào lò chuẩn bị qcb 1

Công thức xác định: qcb 1 = 4 nđ = 4 7 = 28 m3/phút

( nđ - số ngời đào lò , chọn nđ = 7 ngời)

• Tính theo tốc độ tối thiểu qcb2

Qcg – lợng gió rò qua cầu gió, thông thờng Qcg = 70 m3/phút.

Qc – lợng gió rò qua cửa gió, thông thờng Qc = 50 m3/phút

Qtc –lợng gió rò qua thành chắn, thông thờng Qtc = 20

hầm bơm và trạm điện khoảng Qtđ = 300 m3/ phút

7 l ợng gió chung cho mỏ Qm

Lợng gió chung cần cung cấp cho mỏ đợc xác định theocông thức:

Qm = 1,1( Ksl Qlchđ + Qlcdp + Qh + Qcb + Qr) , m3/phút Trong đó Ksl – Hệ số kể đến sự tăng sản lợng, Ksl =1,2

Thay số vào ta đợc:

Qm = 1,1 ( 1,2 1210 + 151 + 15 + 1512 + 1138 +

300 )

= 5025 m3/ phút Hay Qm = 84 m3/s

Iii sơ đồ hệ thống thông gió của mỏ

Giản đồ thông gió của khu mỏ

20 22 8'

9a 14

5a 6a

17

19 21

16a

6b 16b

(I)(II)

IV Hạ áp chung của mỏ

Coi sức cản của quạt gió là không đáng kể, khi đó hạ ápchung của mỏ đợc xác định theo công thức:

động cho các đờng lò và sau đó sẽ tính sức cản của các đờng

lò Kết quả tính toán đợc trình bày trong bảng sau

31

12

9 Vì thép

định hình

20 0,006

3 9a Lò dvvc của

0,0046

10 Lò chợ 13

0 8,8 4,8 Cột thuỷ lựcđơn 200 0,207 5a Lò dvtg của vỉa

V1

10

50

12

4,8

Cột thuỷ lực

đơn

200

0,207

5b Lò dvtg của vỉa

V1 1050 12 9 Vì thépđịnh hình 20 0,0346 8’ Lò xv từ V1

đến V2 50 12 9 Vì thépđịnh hình 20 0,0017 16a Lò dvvc của

vỉa V2

1050

12

4,8

Cột thuỷ lực

đơn

200

0,207

6a Lò dvtg của vỉa

V2 1050 12 9 Vì thépđịnh hình 20 0,0346 16b Lò dvvc của

0,0046

0 8,8 4,8 Cột thuỷ lựcđơn 200 0,2076b Lò dvtg của vỉa

V2 1050 12 9 Vì thépđịnh hình 20 0,0346 4’ Lò xv từ V1