Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày nguyên tắc lựa chọn các yếu tố thông gió bằng chương trình máy tính AGHWEN 3.0, cho phép dự báo điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm không khí) dọc theo đường lò và dự báo lượng khí mê tan thoát ra nếu như đường lò được đào trong than.
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ THIẾT KẾ THÔNG GIĨ CỤC BỘ TRONG MỎ HẦM LỊ BẰNG PHẦN MỀM AGHWEN-3.0 Ở BA LAN Th.S Đỗ Mạnh Hải Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin Biên tập: ThS Phạm Chân Chính Tóm tắt: Bài báo trình bày ngun tắc lựa chọn yếu tố thơng gió chương trình máy tính AGHWEN 3.0, cho phép dự báo điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm khơng khí) dọc theo đường lò dự báo lượng khí mê tan đường lò đào than Mở đầu Bài báo trình bày nguyên tắc lựa chọn yếu tố thơng gió chương trình máy tính AGHWEN 3.0 Trên liệu thiết kế đường lò cục bộ, chương trình xác định lượng gió cần thiết cho gương lò, cho phép dễ dàng lựa chọn ống gió, quạt gió Việc lựa chọn loại quạt gió, yếu tố ống gió cho phép nhanh chóng tính tốn lượng khơng khí đường lò kiểm tra theo lưu lượng gió u cầu đường lò Chương trình AGHWEN 3.0 cho phép dự báo điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm khơng khí) dọc theo đường lò dự báo lượng khí mê tan đường lò đào than Theo đó, ngoại trừ yếu tố hình học đường lò, cần xác định tiến độ đào lò, loại đá, nhiệt độ ban đầu đá, yếu tố vỉa than, động cơ, thiết bị điện đường lò, phương pháp khai thác sử dụng [1, 12] Phần trình bày thiết kế thơng gió cục bộ, dự báo điều kiện vi khí hậu dự báo độ khí mê tan vào đường lò Mơ tả chương trình máy tính AGHWEN 3.0 2.1 Các yếu tố thiết kế lựa chọn hệ thống thơng gió cục Thiết kế thơng gió cục việc xác định yếu tố hình học đường lò (chiều dài, chiều rộng, mặt cắt) phương pháp đào lò Chương trình có khả tính tốn cho đường lò đào máy Combai đào Hình Xác định yếu tố thiết kế đường lò Bao gồm: tên mỏ, tên đường lò, phương pháp đào lò, loại chống, kích thước chống, chiều dài đường lò, tiết diện đường lò, chiều rộng đường lò, độ dốc đường lò, tiến độ đào lò, chiều dày vỉa than mặt cắt đường lò 42 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TỒN MỎ THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ khoan nổ mìn Hình mơ tả thơng số thiết kế cho đường lò chương trình AGHWEN 3.0 Tiếp theo cần xác định phương pháp phá vỡ đất đá đường lò thiết kế, nhiệt độ ban đầu đá, độ chứa khí mê tan vỉa, yếu tố dòng khơng khí vào gương lò (lưu lượng gió, độ ẩm tương đối, áp suất khí quyển) Để tiến hành tính tốn lượng gió cần thiết cho gương lò cần dự báo độ khí mê tan vào đường lò Chương trình máy tính AGHWEN 3.0 có khả dự báo độ khí mê tan vào đường lò dựa việc lựa chọn phương pháp dự báo: Phương pháp mỏ thực nghiệm “Barbara-Ba Lan, phương pháp Viện mang tên A.A Skoczyńskiego-LB Nga Trên sở liệu bản, tính tốn lưu lượng gió cần thiết cho gương lò để đảm bảo: - Vận tốc gió tối thiểu qua mặt cắt ngang đường lò theo quy định - Nồng độ khí mê tan cho phép đường lò - Điều kiện vi hậu đào lò sử dụng vật liệu nổ công nghiệp Xác định yếu tố đường lò, điều kiện mỏđịa chất tính tốn lưu lượng gió cần thiết cho đường lò, từ lựa chọn hệ thống thơng gió cục phù hợp Khi thơng gió hỗn hợp với hệ thống thơng gió đẩy chính, thực việc lựa chọn hệ thống hút bụi hệ thống điều hòa khơng khí cục đường lò Khi thơng gió hỗn hợp với hệ thống thơng gió hút chính, lựa chọn trạm làm mát điều hòa khơng khí trước gương từ đường ống gió đẩy Đường ống gió đẩy thêm đặt vùng sát gương lò ống gió xốy Trên hình cửa sổ chương trình AGHWEN 3.0 lựa chọn cho hệ thống thơng gió cục Sau lựa chọn hệ thống thơng gió, giai đoạn thiết kế lựa chọn yếu tố ống gió 2.2 Lựa chọn ống gió Để đảm bảo việc trao đổi khơng khí liên tục đường lò, sử dụng ống gió hồn chỉnh ghép nối đoạn ống gió kim loại (nối kiểu trượt mặt bích) vải nhựa Trong điều kiện khai thác mỏ hiểm họa tự nhiên sử dụng kiểu loại ống gió đặc biệt [1, 4, 6, 7, 8, 9, 10] Ống gió nhiều loại ống gió khác tính từ bề mặt gương Trong giai đoạn thiết kế xác định tổn thất gió theo loại ống gió lựa chọn Trong chương trình AGHWEN-3.0, sau nhập liệu đầu vào, lựa chọn loại ống gió, chương trình máy tính cho phép lựa chọn chủng loại ống gió khác (hình 3) với thơng số đặc trưng ống gió đường kính D (mm) sức cản đơn vị [N.s2/m-9] Hệ số rò gió k xác định chất lượng ống gió Trong chương trình AGHWEN-3.0, cho phép lựa chọn loại độ kín theo tiêu chuẩn PNG-43024:1999 Trong q trình tính tốn lựa chọn ống gió, phải tính tốn thêm yếu tố sức cản thiết bị như: khay ống gió, ống gió xốy, đoạn cong, sức cản đầu vào ống gió, sức cản trung bình thay đổi ống gió Chương trình có khả lựa chọn thiết bị hút bụi cho hệ thống thơng gió hút hệ thống thơng gió hỗn hợp Ngun tắc để tính toán, lắp đặt hệ thống hút bụi phải áp dụng theo quy định hành [8, 9, 10] Chương trình Hình Lựa chọn hệ thống thơng gió cục Bao gồm yếu tố: phương pháp thơng gió cục bộ, hút bụi, làm mát khơng khí đường ống gió KHCNM SỐ 6/2019 * AN TỒN MỎ 43 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ máy tính lựa chọn thu gom bụi áp dụng cho hệ thống thơng gió hút thơng gió đẩy Bộ thu gom bụi thay thời gian thay phụ thuộc vào hiệu suất thiết bị Trong trường hợp tính tốn khơng hiệu suất máy hút bụi, chương trình thơng báo lỗi máy hút bụi Trong trường hợp nguy hiểm nhiệt độ xảy đường lò, phải tính tốn dự báo điều kiện vi khí hậu từ sử dụng máy làm mát Chương trình chứa sở liệu máy làm mát 2.3 Lựa chọn quạt gió Bản chất việc lựa chọn yếu tố thơng gió lựa chọn, phân tích điểm làm việc quạt gió đường đặt tính quạt Trong chương trình có liệu 36 đường đặt tính quạt gió hiển thị đa thức bậc thêm liệu quạt gió kết nối song song nối tiếp Chi tiết đường đặc tính quạt gió tính tốn điểm làm việc quạt xác định điểm công tác [10] Chương trình có khả hiển thị Hình Các yếu tố thiết kế ống gió Bao gồm: chiều dài đường lò, loại vật liệu làm ống gió, đường kính ống gió, sức cản ống gió, góc cua đoạn nối ống gió, chiều dài đoạn cua, đoạn kết thúc ống gió có thiết bị tạo xốy, kiểu loại thiết bị tạo xốy, khoảng cách ống gió đến bề mặt gương lò Hình Đồ thị điểm cơng tác quạt gió với ống gió rò Gồm thơng số: đặc tính ống gió (đường mầu đỏ) – đặc tính quạt gió (đường mầu xanh); giá trị hạ áp; giá trị lưu lượng gió 44 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TỒN MỎ THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Bảng Dữ liệu đầu vào kết tính tốn thiết kế Yếu tố Đơn vị Biến thể a Ví dụ Biến thể b Ví dụ Biến thể a Biến thể b Ví dụ Biến thể a Biến thể b Dữ liệu đầu vào Chiều dài đường lò m 800 1300 1600 Loại vật liệu chống − V32/12/4/A V29/8/A V21/10A Góc dốc đường lò Độ 15 Tốc độ tiến gương m/ngày 16 16 Cách đào lò − MV Combai Combai Động điện sử dụng lò kW 110 550 470 Nhiệt độ đá C 43 41 38 Đá ngậm nước − Khô Ướt Khơ Độ chứa khí mêtan vỉa m3CH4/ Mgcsw 6,78 1710 1360 1530 Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng khơng khí Lưu lượng Nhiệt độ o m3/min C 25 23 24 Độ ẩm g/kg 15,85 15,00 13,76 Áp suất hPa 1072,1 1060 1050 Nồng độ CH4 % obj 0,15 0,2 o Kết tính tốn Dự báo độ khí tương đối − − − 3,29 3,29 3,38 3,38 Vật liệu nổ tiêu thụ lần nổ mìn kg 6 0 0 Lưu lượng gió u cầu đường lò m3/min 320 320 235 235 320 320 Hệ thống thơng gió − Đẩy Đẩy Hút Hút Đẩy Đẩy Loại ống gió − Nhựa Nhựa Sắt Sắt Sắt Sắt Đường kính trung bình ống gió mm 800 800 1000 1000 1000 1000 Chất lượng rò gió − Tốt vừa Tốt vừa Tốt Tốt Tốt vừa Tốt vừa Khay ống gió − − − − − Ống gió xốy − − − − − WIR-700 WIR-700 Thiết bị làm mát − − DV-29 − DV-29 - DV-29 Vị trí thiết bị làm mát m 200 200 180 Nhiệt độ khơng khí gương lò o C 27,8 19,5 31,8 17,6 30,8 15,8 Nhiệt độ khơng khí đường gió thải o C 29,4 24,8 23,0 23,0 30,4 22,1 − WLE1004A/1 WLE1004A WLE1003B WLE1003B WLSIGMA WLSIGMA Công suất Pa 2650 2650 1760 1760 2250 2250 Hiệu suất m /min 660 660 770 770 740 740 OM1000 UO-630 UO-630 Chủng loại Quạt gió Hút bụi Chủng loại − − − OM1000 Hiệu suât m3/min − − 770 770 260 260 m /min 430 460 300 300 380 380 Lưu lượng khơng khí gương lò KHCNM SỐ 6/2019 * AN TỒN MỎ 45 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ đồ họa điểm làm việc quạt từ đường đặc tính cài đặt (hình 4) Việc tính tốn trình bày ví dụ Các ví dụ việc sử dụng AGHWEN-3.0 thiết kế thơng gió Tính tốn thiết kế thơng gió cho gương lò cục để giới thiệu khả chương trình máy tính AGHWEN-3.0 việc thiết kế thơng gió cục Các ví dụ khác cách thức đào lò hệ thống thơng gió sử dụng đề cập báo Trong ví dụ có xem xét đến khả không làm mát (biến thể a) làm mát không khí (biến thể b) Dữ liệu đầu vào yếu tố thiết kế đường lò, yếu tố thơng gió đường lò kết tính tốn thể bảng Trong điều kiện thơng gió khơng thích hợp, phải thay đổi yếu tố lắp đặt ống gió quạt gió Trong tùy chọn “nâng cao” nhập hệ số riêng từ thuật tốn tính toán theo chế độ tắt “chế độ tự động” Chương trình AGHWEN-3.0 có khả mơ nhiệt độ khơng khí nồng độ khí mê tan dọc theo đường lò theo dạng bảng biểu đồ Hình Phạm vi phân bố nhiệt độ khơng khí đường lò ví dụ 1a Gồm yếu tố:nhiệt độ đường lò (đường mầu xanh), nhiệt độ ống gió (đường mầu đỏ), nhiệt độ, chiều dài đường lò, nhiệt độ tương ứng đầu vào đầu ống gió đường lò Hình Phạm vi phân bố hàm lượng khí mê tan đường lò ví dụ Bao gồm yếu tố: nồng độ khí mê tan đường lò theo kết dự báo, nồng độ khí mê tan tương ứng từ gương lò đến luồng gió 46 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TỒN MỎ THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Hình Phạm vi phân bố nhiệt độ khơng khí đường lò ví dụ 3b (Trong ống gió –đường mầu đỏ, đường lò – đường mầu xanh) họa, tính tốn dựa mơ hình tốn học [2, 6, 7, 10, 12] Trên hình cho thấy phân bố nhiệt độ khơng khí cho liệu thiết kế ví dụ 1a bảng 1, hình hàm lượng khí mê tan ví dụ Hình cho thấy phân phối nhiệt độ khơng khí với làm mát DV-290 ví dụ 3b Sử dụng chương trình máy tính AGHWEN-3.0 có khả tính tốn lựa chọn giải pháp thơng gió tối ưu từ hiểm họa tự nhiên xảy Khi q trình tính tốn hồn thành, kết tính tốn lưu đĩa in giấy Kết tính tốn in giấy dạng báo cáo thiết kế thơng gió cục phù hợp với quy định hành Kết luận Việc thiết kế thơng gió cục quan trọng khai thác vỉa có nguy hiểm khí mê tan nhiệt độ Trong điều kiện khai thác mỏ, phải ý đến độ kín ống gió, tránh rò gió, yếu tố quan trọng định hiệu thơng gió đường lò cục Sử dụng chương trình máy tính AGHWEN-3.0 rút ngắn thời gian thiết lập yếu tố thơng gió cục tối ưu Chương trình có khả dự báo độ khí mê tan vào đường lò xác định nhiệt độ đường lò có tính đến việc làm mát khơng khí Dữ liệu phục vụ cho việc tính tốn chương trình AGHWEN-3.0 dựa phong phú chủng loại ống gió, quạt gió, hút bụi, làm mát thiết bị ống gió kèm mỏ hầm lò Ba Lan./ Tài liệu tham khảo: Pawiński J., Roszkowski J., Strzemiński J., Przewietrzanie kopalń Katowice, Wyd „Śląsk” 1995 Pawiński J., Roszkowski J., Ruch powietrza w przewodach z uwzględnieniem strat Archiwum Górnictwa, t 10, z 4, 1965 Pawiński J., Roszkowski J., Szlązak N., Tor A., The distribution of methane concentration in drifts being excavated with continuous miners 26th International Conference of Research Mining Institutes, Katowice, 1995 Pawiński J., Roszkowski J., Szlązak N., Zmiany koncentracji metanu w wyrobiskach korytarzowych Archiwum Górnictwa, t 42, z 3, 1995 Pawiński J., Straty powietrza w lutniociągach w świetle przepływów z wymianą masy Archiwum Górnictwa, t 12, z 3, 1968 Szlązak N., Tor A., Distribution of methane concentration in mining galleries excavated with continuous miners with regard to air leakages Archives of Mining, vol 42, No 4, 1997 Szlązak N., Tor A., Mining research into the distribution of methane concentration in mining galleries ventilated by duct lines Archives of Mining, vol 43, No 1, 1998 Szlązak N., Szlazak J., Tor A., Obracaj D., Borowski M., Ventilation systems in dead-end KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ 47 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ headings with coal dust and methane hazard 30th International Conference of Safety in Mines Research Institutes, Johannesburg 5–9 October 2003 Szlązak N., Obracaj D., Borowski M., Systemy przewietrzania ślepych wyrobisk ślepych w kopalniach węgla kamiennego Przegląd Górniczy, nr 7–8, 2003 10 Szlązak N., Obracaj D., Borowski M., Optymalny dobór parametrów wentylacji lutniowej dla wyrobisk korytarzowych przy wykorzystaniu programu komputerowego AGHWEN Kwartalnik AGH Górnictwo, r 25, z 3, 2001 11 Szlązak N., Szlązak J., Tor A., Systemy przewietrzania ślepych wyrobisk ślepych w kopalniach węgla kamiennego w warunkach zagrożenia metanowego i pyłowego Kraków, UWND AGH 2003 12 Wytyczne prowadzenia robót górniczych w warunkach zagrożenia klimatycznego w kopalniach eksploatujących złoże na dużych głębokościach Dokumentacja GIG nr 01.4.05.05./NO1/81D2 Design on local ventilation in underground mines by software of AGHWEN-3.0 in Poland MSc Do Manh Hai, Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology Abstract: The paper presents the principle of selecting ventilation elements by AGHWEN 3.0 computer program, which allows forecasting microclimate conditions (temperature, air humidity) along longwalls and forecasts the amount of escaped methane gas if roadways are drifted 48 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ ... yếu tố thiết kế ống gió Bao gồm: chiều dài đường lò, loại vật liệu làm ống gió, đường kính ống gió, sức cản ống gió, góc cua đoạn nối ống gió, chiều dài đoạn cua, đoạn kết thúc ống gió có thiết. .. NGHỆ MỎ đồ họa điểm làm việc quạt từ đường đặc tính cài đặt (hình 4) Việc tính tốn trình bày ví dụ Các ví dụ việc sử dụng AGHWEN- 3.0 thiết kế thông gió Tính tốn thiết kế thơng gió cho gương lò cục. .. liệu đầu vào yếu tố thiết kế đường lò, yếu tố thơng gió đường lò kết tính tốn thể bảng Trong điều kiện thơng gió khơng thích hợp, phải thay đổi yếu tố lắp đặt ống gió quạt gió Trong tùy chọn “nâng