Nghiên cứu, đánh giá phương án kỹ thuật sử dụng bơm ly tâm để thoát nước của một số mỏ than hầm lò khi khai thác xuống sâu, phương hướng nâng cao hiệu quả sử dụng máy bơm

trần thị giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất trần thị * luận văn thạc sĩ kỹ thuật Nghiên cứu, đánh giá phơng án kỹ thuật sử dụng bơm ly tâm để thoát nớc số mỏ than hầm lò khai thác xuống sâu, phơng hớng nâng cao hiệu sử dụng máy bơm luận văn thạc sĩ kỹ thuật * Hμ néi - 2010 Hμ néi - 2010 bé giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất trần thị Nghiên cứu, đánh giá phơng án kỹ thuật sử dụng bơm ly tâm để thoát nớc số mỏ than hầm lò khai thác xuống sâu, phơng hớng nâng cao hiệu sử dụng máy bơm Chuyờn nghnh : K thut Mỏy v thiết bị Mỏ, Dầu khí Mã số : 60.52.12 luËn văn thạc sĩ kỹ thuật ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đức Sướng Hμ néi - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Người cam đoan Trần Thị Thanh MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT SỬ DỤNG BƠM 10 LY TÂM ĐỂ THOÁT NƯỚC TẠI MỘT SỐ MỎ HẦM LÒ KHI KHAI THÁC XUỐNG SÂU 1.1 Xu hướng phát triển mỏ than hầm lò tương lai 10 1.2 Phương án kỹ thuật sử dụng bơm ly tâm để nước hầm lị 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN, XÁC ĐỊNH ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA BƠM LY 30 TÂM TRONG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC KHI KHAI THÁC XUỐNG SÂU CỦA MỘT SỐ MỎ HẦM LÒ 2.1 Cơ sở xác định điểm làm việc bơm ly lâm mạng dẫn 30 2.2 Ứng dụng phần mềm Matlab Xác định điểm làm việc bơm ly 37 tâm hệ thống nước số mỏ hầm lò 2.3 Ứng dụng phần mềm Matlab Xác định điểm làm việc bơm ly 54 tâm hệ thống thoát nước số mỏ hầm lò khai thác xuống sâu CHƯƠNG SO SÁNH VÀ ĐƯA RA MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO 65 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG BƠM LY TÂM TRONG THOÁT NƯỚC CHÍNH TẠI MỘT SỐ MỎ THAN HẦM LỊ KHI KHAI THÁC XUỐNG SÂU 65 3.1 Vùng làm việc hiệu bơm ly tâm hệ thống mạng dẫn 3.2 Hiệu sử dụng bơm ly tâm thoát nước số mỏ 66 than hầm lị 3.3 Một số biện pháp nâng cao hiệu làm việc bơm ly tâm 78 mạng dẫn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Đặc điểm thơng số hệ thống đường ống 39 nước trạm bơm -54 Hà Lầm Bảng 2.2 Thơng số kỹ thuật bơm LTC450-65x2 41 Bảng 2.3 Đặc điểm thông số hệ thống đường ống 44 nước trạm bơm -225 Khe Chàm Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật bơm FD720-72x5 46 Bảng 2.5 Đặc điểm thông số hệ thống đường ống 49 nước trạm bơm -97,5 Mơng Dương Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật bơm hai cửa hút 200LHP-660 51 Bảng 2.7 Đặc điểm thông số hệ thống đường ống 54 thoát nước trạm bơm trung tâm -250 Mông Dương Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật bơm ly tâm D580-60x6 56 Bảng 2.9 Đặc điểm thông số hệ thống đường ống 59 thoát nước trạm -300 Hà Lầm Bảng 2.10 Thông số kỹ thuật bơm MD650-70x6 61 Bảng 3.1 Đặc điểm trạm thoát nước Hà Lầm, Khe Chàm 67 Mông Dương Bảng 3.2 Thông số làm việc bơm ly tâm trạm thoát nước 71 Hà Lầm, Khe Chàm Mông Dương Bảng 3.3 Thông số làm việc bơm ly tâm trạm nước xuống sâu Hà Lầm, Mơng Dương 74 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang 15 Hình 1.1 Các sơ đồ nước khai thác cấp 16 Hình 1.2 Các sơ đồ nước khai thác nhiều cấp 19 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý trạm bơm trung tâm -225m Khe Chàm 20 Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý trạm bơm trung tâm -97,5m Mơng Dương 21 Hình 1.5 Sơ đồ trạm bơm trung tâm -54m Hà Lầm 22 Hình 1.6 Sơ đồ trạm bơm -300 Hà Lầm 23 Hình 1.7 Sơ đồ trạm bơm -250 Trung tâm Mơng Dương 24 Hình 1.8 Sơ đồ trạm bơm -225 Khe Chàm 25 Hình 1.9 Kết cấu bơm D580-60; MD650-70 26 Hình 1.10 Kết cấu bơm 200LHP660 27 Hình 1.11 Kích thước bơm FD720-72x5 28 Hình 1.12 Kết cấu bơm LTC450-65x2 30 Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn trạm bơm 33 Hình 2.2 Đường đặc tính thực tế 35 Hình 2.3 Ghép song song tập trung hai máy bơm giống 36 Hình 2.4 Hai máy bơm giống làm việc nối tiếp 37 Hình 2.5 Ghép nối tiếp tập trung ghép song song Hình 2.6 Sơ đồ khối tính Kmd cho tuyến đường ống nước 40 -54 Hà Lầm Hình 2.7 Đường đặc tính mạng dẫn tuyến đường ống 41 nước -54Hà Lầm 42 Hình 2.8 Sơ đồ khối tính Kb máy bơmLTC450-65x2 Hình 2.9 Đường đặc tính máy bơm LTC450-65x2 trạm bơm -54 43 Hà Lầm 43 Hình 2.10 Điểm làm việc bơm LTC450-65x2 mức -54 Hà Lầm Hình 2.11 Sơ đồ khối tính Kmd cho tuyến đường ống nước 44 -225 Khe Chàm 45 Hình 2.12 Đường đặc tính mạng dẫn trạm bơm -225 Khe Chàm Hình 2.13 Sơ đồ khối tính Kb , Ho cho cấp máy bơm FD720- 46 72x5 47 Hình 2.14 Đường đặc tính máy bơm FD720-72x5 mức -225 Khe Chàm 47 Hình 2.15 Điểm làm việc bơm FD720-72x5 mức -225 Khe Chàm 48 Hình 2.16 Sơ đồ khối tính Kmd trạm bơm -97,5 Mơng Dương Hình 2.17 Đường đặc tính mạng dẫn trạm bơm -97,5 Mơng Dương Hình 2.18 Sơ đồ khối tính Kb, Ho cho cấp máy bơm mức -97,5 Mơng Dương Hình 2.19 Đường đặc tính bơm 200LHP-660 mức -97,5 Mơng Dương Hình 2.20 Điểm làm việc bơm200LHP-660 mức -97,5 Mơng Dương Hình 2.21 Sơ đồ khối tính Kmd trạm bơm -250 trung tâm Mơng Dương Hình 2.22 Đường đặc tính mạng dẫn trạm bơm -250 trung tâm Mơng Dương Hình 2.23 Sơ đồ khối tính Kb , Ho cho cấp máy bơm mức -250 trung tâm Mơng Dương Hình 2.24 Đường đặc tính bơm D580-60x6 mức -250 trung tâm Mơng Dương Hình 2.25 Điểm làm việc bơm D580-60x6 mức -250 trung tâm Mơng Dương Hình 2.26 Sơ đồ khối tính Kmd trạm bơm -300 Hà Lầm Hình 2.27 Đường đặc tính mạng dẫn trạm bơm -300 Hà Lầm Hình 2.28 Sơ đồ khối tính Kb , Ho cho cấp máy bơm mức -300 Hà Lầm Hình 2.29 Đường đặc tính bơm MD650-70x6mức -300 Hà Lầm Hình 2.30 Điểm làm việc bơm MD650-70x6mức -300 Hà Lầm Hình 3.1 Điểm xác định chế độ làm việc máy bơm ly tâm Hình 3.2 Điểm làm việc bơm LTC450-65x2 mức -54 Hà Lầm Hình 3.3 Điểm làm việc bơm 200LHP660 mức -97,5 Mông Dương Hình 3.4 Điểm làm việc bơm FD720-72x5 mức -225 Khe Chàm Hình 3.5 Điểm làm việc bơm D580-60x6 mức -250 trung tâm Mơng Dương Hình 3.6 Điểm làm việc bơm MD650-70x6mức -300 Hà Lầm 49 50 51 51 52 53 54 55 55 56 57 58 59 59 65 68 69 69 70 70 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Theo tổng sơ đồ phát triển ngành Than năm 2010 phải đạt sản lượng 48-50 triệu Năm 2015 đạt 60- 65 triệu Năm 2020 từ 70-75 triệu Đến năm 2025 khoảng 80 triệu [21] Với việc hoàn thành nhanh hàng loạt nhà máy nhiệt điện, xi măng, luyện thép từ sau năm 2011-2012 sức tăng trưởng ngành than không đủ sức đáp ứng tiêu dùng nước khơng có đầu tư cực lớn, hầu hết mỏ lộ thiên hầm lò bể than Đông Bắc phải xuống sâu mặt nước biển âm 300m Độ sâu trung bình mỏ hầm lò -100m; năm 2015 -300m; năm 2020 đạt -500m Để phục vụ tốt cho cơng tác khai thác xuống sâu cơng việc nước chiếm vị trí quan trọng Điều địi hỏi mỏ phải nghiên cứu, ứng dụng cải tạo hệ thống bơm thoát nước nghiên cứu phương án thoát nước tương lai Vì lý đây, đề tài “Nghiên cứu, đánh giá phương án kỹ thuật sử dụng bơm ly tâm để thoát nước số mỏ than hầm lò khai thác xuống sâu, phương hướng nâng cao hiệu sử dụng máy bơm” đặt Mục đích đề tài Trên sở phân tích, đánh giá phương án nước mỏ để tính tốn, lựa chọn hệ thống nước thích hợp khai thác xuống sâu tương lai Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu máy bơm ly tâm dùng thoát nước khai thác xuống sâu mỏ hầm lò Phạm vi nghiên cứu mỏ than Hà Lầm, Khe Chàm, Mông Dương Nội dung nghiên cứu - Đánh giá phương án thoát nước mỏ: Hà Lầm, Khe Chàm, Mông Dương… - Đánh giá hiệu sử dụng máy bơm trạm thoát nước mỏ: Hà Lầm, Khe Chàm, Mơng Dương… - Tính tốn xác định chế độ làm việc bơm thoát nước mỏ mỏ: Hà Lầm, Khe Chàm, Mông Dương… để khẳng định tính hợp lý phương án - Đưa phương hướng nâng cao hiệu sử dụng bơm thoát nước mỏ xuống sâu Phương pháp nghiên cứu Để thực mục đích nghiên cứu, luận văn sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Thu thập tài liệu liện quan đến lĩnh vực nghiên cứu, sau phân tích, tổng hợp, đánh giá bơm ly tâm dùng để thoát nước cho mỏ Hà Lầm, Khe Chàm, Mông Dương - Áp dụng phần mềm Matlab việc tính tốn, xác định điểm làm việc bơm - Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến góp ý giáo viên hướng dẫn, nhà khoa học, đồng nghiệp vấn đề nội dung luận văn Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: Xây dựng phương pháp tính tốn, lựa chọn kiểm tra xác định chế độ làm việc hợp lý máy bơm thoát nước mỏ hầm lị Kết nghiên cứu góp phần hồn thiện tài liệu tính tốn lựa chọn, lắp đặt vận hành thiết bị thoát nước khai thác xuống sâu - Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài đánh giá phương án thoát nước hiệu sử dụng bơm ly tâm thoát nước cho số mỏ hầm lò khai thác xuống sâu Từ việc tính tốn, xác định chế độ làm việc bơm hệ thống thoát nước làm sở cho việc lựa chọn máy bơm hệ thống ống dẫn khai thác xuống sâu hơn, góp phần nâng cao hiệu sử dụng bơm thoát nước mỏ Cấu trúc luận văn Cấu trúc luận văn gồm phần mở đầu, chương phần kết luận trình bày 85 trang với 13 bảng 48 hình Cơ sở tài liệu luận văn - Tài liệu trạm thoát nước dự án công ty than Hà Lầm, Khe Chàm, Mông Dương - Tài liệu phần mềm Matlab- Simulink - Tài liệu xây dựng đường đặc tính bơm, cách xác định điểm làm việc bơm hệ thống mạng dẫn - Tài liệu tình hình phát triển Than Việt Nam tương lai 79 Hb = H hh η ôd H b = H hh + (20 ÷ 30 )% H hh với η od - hiệu suất ống dẫn, η od = 0,8 ÷ 0,9 Chọn η od = 0,9 cho tuyến đường ống đơn giản, ngã rẽ Chọn η od = 0,8 với tuyến đường ống phức tạp nhiều ngã rẽ - Theo lưu lượng nước chảy vào hố hút vị trí đặt bơm trạm bơm phải đảm bảo: ⎧ H h < [H ck ] − Δhh ⎨ ⎩ H hh < 0,9 H [H ck ]- chân không hút máy bơm, (m) Δhh - tổng tổn thất đường ống hút, (m) Hhh – chiều hình học địa hình thực tế, (m) Hh – chiều cao hút địa hình thực tế, (m) Ho – Cột áp bơm ứng với Q = , (m) - Lưu lượng bơm chọn theo lưu lượng tính tốn trạm bơm vào mùa khơ để đảm bảo thời gian nước ngày vào mùa khô cần bơm làm việc để tiết kiệm điện Qb ≥ Q yc ,min = Qlt ,min 16 Qlt ,min - lượng nước lưu tụ mùa khô, (m /ngày đêm) Q yc ,min - lưu lượng tính tốn trạm bơm vào mùa khô, (m /h) Qb – lưu lượng bơm chọn, (m3/h) - Xác định số bơm làm việc theo lượng nước lưu tụ để có chế độ phương pháp điều chỉnh trạm bơm hợp lý: 80 Số bơm cần dùng để bơm hết lượng nước lưu tụ mùa khô: K = Qlt ,min Qb Số bơm cần dùng để bơm hết lượng nước lưu tụ trung bình mùa mưa: K tb = Qlt ,tb Qb Số bơm cần dùng để bơm hết lượng nước lưu tụ cực đại mùa mưa: K max = Qlt ,max Qb Theo quy phạm thoát nước an tồn hầm lị phải kể đến bơm dự phòng bơm sửa chữa Như vậy, số lượng bơm thường chọn theo kinh nghiệm sau: K = K1 + K K1 – Số bơm cần dùng để hết lưu lượng tính tốn trạm bơm theo lượng lưu tụ lớn K = ÷ - Số bơm dự trữ sửa chữa trạm thoát nước K – Tổng số bơm sử dụng trạm thoát nước - Với chiều sâu khai thác từ (−300 ÷ −200)m số cấp máy bơm nên chọn từ ÷ ghép nối tiếp bơm lại với để đảm bảo chiều cao đẩy trạm bơm - Nước thoát từ đường lò khai thác Hà Lầm, Khe Chàm Mơng Dương có PH = í Nước hầm bơm lên mặt chứa lẫn tạp chất (có tạp chất