Nghiên cứu phân loại các mỏ than hầm lò vùng quảng ninh theo mức độ khó khăn của thông gió

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT o0o - DƯƠNG QUỐC TRƯỜNG NGHIÊN CỨU PHÂN LOẠI CÁC MỎ THAN HẦM LỊ VÙNG QUẢNG NINH THEO MỨC ðỘ KHĨ KHĂN CỦA THƠNG GIĨ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT o0o - DƯƠNG QUỐC TRƯỜNG NGHIÊN CỨU PHÂN LOẠI CÁC MỎ THAN HẦM LỊ VÙNG QUẢNG NINH THEO MỨC ðỘ KHĨ KHĂN CỦA THƠNG GIĨ Chun ngành: Khai thác Mỏ Mã số: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN SUNG HÀ NỘI – 2011 LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan luận văn cao học cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn Tiến sỹ Nguyễn Văn Sung Các số liệu, tài liệu kết nêu luận văn trung thực kết cơng trình khác Hà nội, ngày 15 tháng năm 2011 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Dương Quốc Trường MỤC LỤC Thứ tự Nội dung Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ MỞ ðẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ THƠNG GIĨ MỘT SỐ MỎ HẦM LỊ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Tổng quan tình hình khai thác than số nước giới Việt Nam 1.2 Sơ đồ thơng gió số mỏ hầm lò giới CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ðÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CƠNG TÁC THƠNG GIĨ TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LỊ VÙNG QUẢNG NINH 13 2.1 ðiều kiện công tác mở vỉa chuẩn bị khai thác mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 13 2.1.1 Sơ ñồ mở vỉa, hệ thống khai thác 13 2.1.1.1 Công ty than Mạo Khê 13 2.1.1.2 Công ty than Nam Mẫu 14 2.1.1.3 Công ty than Mông Dương 15 2.2 Công tác nghiên cứu khí 17 2.3 Hiện trạng thơng gió mỏ than hầm lị vùng Quảng Ninh 23 2.3.1 Cơng ty than Mạo Khê 23 2.3.2 Công ty than Nam Mẫu 23 2.3.3 Công ty than Dương Huy 23 2.3.4 Công ty than Mông Dương 24 2.3.5 Công ty than Khe Chàm 25 2.3.6 Công ty than Thống Nhất 25 2.3.7 Công ty than Hà Lầm 26 2.3.8 Công ty than Vàng Danh 27 2.3.9 Công ty than Hạ Long 28 2.3.10 Công ty than Quang Hanh 29 2.4 ðánh giá trạng cơng tác thơng gió 31 2.4.1 Sơ đồ thơng gió phương pháp thơng gió 31 2.4.1.1 Sơ đồ thơng gió trung tâm 31 2.4.1.2 Sơ đồ thơng gió trung tâm - sườn 32 2.4.1.3 Sơ đồ thơng gió nối tiếp ñơn giản 33 CHƯƠNG ðÁNH GIÁ , PHÂN LOẠI MỨC ðỘ KHĨ KHĂN CỦA CƠNG TÁC THƠNG GIĨ TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LỊ VÙNG QUẢNG NINH 36 3.1 Các tiêu, thiết bị phương pháp sử dụng để đáng giá, phân loại mức độ thơng gió mỏ than hầm lị vùng Quảng Ninh 36 3.1.1 Các tiêu đánh gía, phân loại mức độ thơng gió mỏ than hầm lị vùng Quảng Ninh 36 3.1.2 Các thiết bị phương pháp sử dụng để đánh giá tình hình thơng gió 37 3.2 Cơ sở tính tốn thơng gió 40 3.2.1 Tính tốn lượng gió chung cho mỏ 41 3.2.2 Tính phân phối sơ đồ kiểm tra tốc độ gió 46 3.2.3 Tính hạ áp chung cho tồn mỏ 47 3.2.4 ðiều chỉnh hạ áp luồng gió 47 3.2.5 Tính lượng gió quạt tạo 51 3.2.6 Tính hạ áp cần tạo 51 3.2.7 Xác ñịnh chế ñộ công tác quạt 52 3.3 Cơ sở ñánh giá lực hoạt động trạm quạt gió mỏ hầm lò 52 3.3.1 ðánh giá theo sản lượng khai thác 52 3.3.2 ðánh gía theo loại quạt 58 3.3.3 ðặc tính động lực quạt gió 59 3.4 Thơng số lỗ tương đương 71 3.5 Chỉ tiêu tổng hợp 72 CHƯƠNG ðỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ THƠNG GIĨ TẠI MỘT SỐ MỎ HẦM LỊ VÙNG QUẢNG NINH 76 4.1 Tính tốn lưu lượng gió 77 4.2 Xác định thơng số lỗ tương ñương 79 4.3 Các giải pháp ñề xuất 79 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Bảng 1.1 Nội dung Nhu Cầu tiêu thụ than giới dự kiến ñến năm Trang 2025 Bảng 1.2 Sản lượng khai thác dự kiến đến năm 2025 Bảng 2.1 Tổng hợp cơng tác mở vỉa, khai thác mỏ than hầm lò 18 vùng Quảng Ninh Bảng 2.2 Bảng xếp loại khí mêtan mỏ than hầm lị vùng 35 Quảng Ninh Bảng 3.1 Tiêu chuẩn điều kiện vi khí hậu Liên Xô (cũ) 38 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn Anh điều kiện khí hậu 39 Bảng 3.3 Tiêu chuẩn điều kiện khí hậu tổ chức lao động quốc 40 tế Bảng 3.4 Tỷ lệ lưu lượng gió yêu cầu so với lưu lượng gió yêu 53 cầu lị chợ Bảng 3.5 Lưu lượng gió cho tồn mỏ với mỏ hạng I 53 Bảng 3.6 Lưu lượng gió cho tồn mỏ với mỏ hạng II 54 Bảng 3.7 Lưu lượng gió cho tồn mỏ với mỏ hạng III 56 Bảng 3.8 Lưu lượng gió cho tồn mỏ với mỏ siêu hạng 57 Bảng 3.9 ðặc tính số quạt ly tâm 63 Bảng 3.10 ðặc tính số quạt hướng trục 64 Bảng 3.11 Các đặc tính kỹ thuật quạt BD-II 67 Bảng 3.12 Góc lắp cánh, lưu lượng, hạ áp công suất quạt 69 2K56N0 - 18 Bảng 3.13 Góc lắp cánh, lưu lượng, hạ áp công suất quạt 70 2K56N0 - 24 Bảng 3.14 Bảng phân loại mức độ thơng gió 71 Bảng 3.15 Chỉ tiêu tổng hợp 72 Bảng 4.1 Kế hoạch khai thác hầm lị Cơng ty than Mạo Khê 77 Bảng 4.2 Kế hoạch đào lị Công ty than Mạo Khê 78 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Tên hình Nội dung Trang 10 Hình 1.1 Hệ thống thơng gió mỏ than Taiheiyo Nhật Bản Hình 1.2 Hệ thống thơng gió mỏ than số 1, cục khai khống Bình ðịnh Sơn Trung Quốc 11 Hình 1.3 Hệ thống thơng gió mỏ than ðại Hưng, cục khai khống Thiết Pháp Trung Quốc 12 Hình 3.1 ðường đặc tính quạt BOKII – 1,5 60 Hình 3.2 ðường ñặc tính quạt 2K56N0 - 24 61 MỞ ðẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong ngành khai thác hầm lị, có nhiều khâu cơng nghệ cần giải như: vận tải, cung cấp điện, nước,… vấn ñề cần ñặc biệt quan tâm thơng gió mỏ Thơng gió mỏ có ảnh hưởng trực tiếp ñến tiến ñộ hiệu khai thác mỏ Thơng gió có tầm quan trọng to lớn khơng đảm bảo điều kiện làm việc vệ sinh cho người lao động, mà cịn giải pháp tốt nhất, hữu hiệu cơng tác phịng chống mối nguy hiểm cháy nổ khí Mêtan Quy phạm an tồn khai thác mỏ hầm lị ngày nghiêm cấm việc thơng gió mỏ nhờ sức hút tự nhiên mà bắt buộc phải sử dụng thông gió nhân tạo quạt gió ngừng làm việc cơng tác mỏ phải ngừng lại Nhiệm vụ thơng gió mỏ hầm lị là: - Cung cấp lượng khơng khí cần thiết cho người làm việc - ðưa vào mỏ lượng khơng khí đủ lớn nhằm hồ lỗng chất khí độc, khí cháy nổ xuống mức giới hạn cho phép ñưa nhanh chúng khỏi mỏ - Hồ lỗng nồng độ bụi khơng khí ñược phát sinh từ trình sản xuất mỏ xuống mức cho phép ñưa khỏi mỏ - ðảm bảo điều kiện vi khí hậu vị trí làm việc - ðảm bảo hiệu kinh tế – kỹ thuật thiết bị cơng trình thơng gió Hiện nay, Các Cơng ty sản xuất than phương pháp hầm lị Tập đồn Cơng nghiệp than Khống Sản Việt Nam khơng ngừng tăng sản lượng khai thác than ñể ñáp ứng nhu cầu than nội ñịa xuất Với việc tăng sản lượng dẫn ñến việc thường xuyên phải thay đổi kế hoạch khai thác, đào lị thơng gió hợp lý nhằm đáp ứng u cầu sản 67 Bảng 3.11 Các đặc tính kỹ thuật quat BD-II Số quạt Tốc độ V/ph Lưu lượng gió Hạ áp, Pa Nhỏ Lớn Nhỏ Lớn 1450 17 553 1836 10 1450 10 23 683 2266 11 1450 13 31 827 2742 12 1450 17 40 984 3264 13 1450 -22 51 1155 3830 12 980 12 27 449 1491 13 980 15 35 527 1750 14 980 18 43 612 2029 15 980 23 53 702 2329 16 980 27 65 799 2650 17 980 33 78 902 2992 18 980 39 92 1011 2254 19 980 46 108 1127 3737 20 980 54 126 1248 4141 18 740 30 80 577 1913 19 740 35 82 642 2131 20 740 41 95 712 2361 21 740 47 111 785 2603 22 740 54 127 861 2857 23 740 62 145 941 3123 24 740 70 165 1025 3400 25 740 79 186 1112 3689 26 740 89 210 1203 3990 27 740 100 235 1297 4303 68 28 740 111 262 1395 4628 24 580 55 129 630 2089 25 580 62 146 680 2266 26 580 70 164 739 2451 27 580 78 184 797 2643 28 580 87 205 857 2843 29 580 97 228 919 3050 30 580 107 253 984 3264 31 580 118 279 1051 3485 32 580 130 307 1119 3713 33 580 143 336 1190 3949 34 580 156 368 1264 4192 35 580 170 401 1339 4442 36 580 185 436 1417 4700 37 580 201 474 1497 4964 38 580 218 513 1579 5236 39 580 235 555 1663 5515 40 580 254 599 1749 5802 3.3.3.3 ðặc tính kỹ thuật góc lắp cánh ðể phục vụ q trình thơng gió chung cho tồn mỏ, người ta xây dựng quạt gió miền cơng tác hợp lý bao gồm đường đặc tính tương ứng với góc lắp cánh để thuận lợi q trình ñiều chỉnh lưu lượng gió có thay ñổi hệ thống thơng gió mỏ Các giá trị lưu lượng, hạ áp cơng suất góc lắp cánh tương ưng với loại quạt ñược thể bảng 2.3 2.4 sau: 69 Bảng 3.12 Góc lắp cánh, lưu lượng, hạ áp cơng suất quạt 2K56N018 TT Quạt 2K56N018 (n=750 v/phút) Góc lắp cánh Lưu lượng (m/s) Hạ áp (mmH2O) Quạt 2K56N018 (n=1000v/phút) Công suất (kW) Lưu lượng (m/s) Hạ áp (mmH2O) Công suất (kW) 20 ÷ 21 12 ÷ 141 ÷ 20 11 ÷ 28 21,5 ÷ 249 10 ÷ 60 25 12,5 ÷ 29 12,5 ÷ 156 ÷ 30 17 ÷ 39 24, ÷ 276 20 ÷ 80 30 17,5 ÷ 37,5 13,5 ÷ 150 10 ÷ 44 24 ÷ 50 30 ÷ 285 30 ÷ 110 35 24 ÷ 46 23 ÷ 175 20 ÷ 63 34 ÷ 61,5 40 ÷ 312 59 ÷ 152 40 31,5 ÷ 55,5 30 ÷ 193 35 ÷ 81 42 ÷ 74 50 ÷ 345 90 ÷ 200 45 36 ÷ 64 40 ÷ 208 56 ÷ 105 46 ÷ 86 65 ÷ 368 140 ÷ 260 50 42,5 ÷ 70 66 ÷ 213 86 ÷ 125 58 ÷ 89 170 ÷ 380 240 ÷ 300 70 Bảng3.13 Góc lắp cánh, lưu lượng, hạ áp cơng suất quạt 2K56N024 Góc TT lắp cánh Quạt 2K56N024 (n=750 v/phút) Lưu lượng (m/s) Hạ áp (mmH2O) Quạt 2K56N024 (n=1000v/phút) Công suất Lưu lượng (kW) (m/s) Hạ áp (mmH2O) Công suất (kW) 20 18 ÷ 50 15 ÷ 251 25 ÷ 98 27 ÷ 67 30 ÷ 442 50 ÷ 220 25 30 ÷ 71 17 ÷ 275 40 ÷ 145 42 ÷ 92 32 ÷ 488 95 ÷ 350 30 42 ÷ 88 30 ÷ 286 50 ÷ 190 58 ÷ 118 48 ÷ 510 100 ÷ 460 35 58 ÷ 108 40 ÷ 314 95 ÷ 270 79 ÷ 144 72 ÷ 580 220 ÷ 615 40 74 ÷ 131 57 ÷ 348 150 ÷ 350 100 ÷ 172 100 ÷ 615 320 ÷ 815 45 89 ÷ 151,5 72 ÷ 366 250 ÷ 450 119 ÷ 202 126 ÷ 652 595 ÷ 1040 50 103 ÷ 170 93 ÷ 380 360 ÷ 530 138 ÷ 220 225 ÷ 675 890 ÷ 1300 71 3.4 Thơng số lỗ tương đương: Xác định theo cơng thức: A = 0,38 Q H Trong đó: - Q: lưu lượng mỏ (m3/s) - H: Hạ áp mỏ (mmH2O) A 2m2 - Mỏ thơng gió dễ Bảng 3.14 Bảng phân loại mức độ thơng gió Sản lượng Lỗ tương đương Ghi (3) (4) (5) Mạo Khê 1,4 2,2 Dễ Vàng Danh 1,8 1,5 Trung bình Nam Mẫu 1,4 1,4 Trung bình Hà Lầm 0,9 2,2 Dễ Thống Nhất 1,0 1,6 Trung bình Dương Huy 1,2 3,4 Dễ Quang Hanh 1,2 3,1 Dễ Mông Dương 1,6 1,9 Trung bình Khe Chàm 0,85 1,6 Trung bình 10 Hồng Thái 0,6 3,4 Dễ 11 ðồng Vông 0,5 3,6 Dễ TT Tên mỏ (1) (2) (Triệu tấn) 72 12 Cao Thắng 0,4 2,8 Dễ (1) (3) (4) (5) 13 Giáp Khẩu 0,25 3,9 Dễ 14 Tân Lập 0.3 3,5 Dễ (2) 3.5 Chỉ tiêu tổng hợp Sử dụng tiêu chuẩn ñánh giá sở tham khảo tiêu chuẩn chất lượng thơng gió mỏ Cơng hịa Liên Bang Nga, Ba Lan Pháp Bảng 3.15 Chỉ tiêu tổng hợp ñể ñánh giá hệ thống thơng gió TT Chỉ tiêu Sức cản tồn hệ thống Sức cản rãnh gió quạt Sức cản mỏ ðơn vị đo Kµ Kµ Kµ Cơng thức tính − Rq = − Rrq = − Rm = Nq Qq3 N rq Qq3 hmq Qq2 Lưu lượng quạt m3/s Qq = ∑ Qqi Lưu lượng rị gió ngồi m3/s Qrn = ∑ Qrni Lưu lượng gió vào mỏ m3/s Qm = ∑ Qmi Hệ số rị gió ngồi - Hệ số rị gió mỏ - Hệ số hữu ích khơng - khí k rn = Qrn Qq k rm = Qrm Qm K k = (1 − k rn ).(1 − k rm ) 73 10 Hạ áp quạt mmH2O 11 Hạ áp rãnh gió quạt mmH2O 12 Hạ áp mỏ mmH2O hq = Nq Qq h rq = N rq Qq hq = ∑ Q h ∑Q qi mi qi mmH2O.s/m3 13 Mức áp tải không khí 14 Suất lưu lượng gió quạt m3/T m3/T Lượng gió tương đối a m = 86400 mỏ 16 Năng lượng riêng cho thơng kWh/T Pq = gió 17 kW/m3 Suất công suất không Hiệu suất tổng hợp - Qq A Qm A Nq 4,25η q A ω= khí 18 hq Qq a q = 86400 tạo 15 ∆hq = K =ηq Nq Qm Q m h m Q q h q Bảng 3.16 Chỉ tiêu chất lượng hệ thống thơng gió số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Chỉ TT tiêu Hệ thống thơng gió ðơn vi đo Mạo Khê Nam Mẫu Khe Tiêu chuẩn* Chàm Nq kW 880 560 572 Pq kWh/T 3,91 2,49 0,47