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. Mời các bạn tham khảo!
THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ GIẢI PHÁP HỒN THIỆN HỆ THỐNG THƠNG GIĨ KHU MỎ CẨM THÀNH, CƠNG 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 sở trạng thơng gió mỏ than Cẩm Thành, Cơng ty than Hạ Long, báo cáo tính đến việc khu mỏ phải tăng sản lượng giai đoạn đến năm 2020, từ đề xuất giải pháp phù hợp, nhằm hồn thiện hệ thống thơng gió, giúp Cơng ty có chủ động việc thực kế hoạch sản xuất lâu dài, đảm bảo an tồn mơi trường làm việc góp phần giảm chi phí khâu thơng gió mỏ Hiện trạng khai thác khu Cẩm Thành Công ty than Hạ Long Công ty khai thác than hầm lị có sản lượng lớn Tập đồn Cơng nghiệp Than Khống sản Việt Nam Cơng ty gồm 03 khai trường (khu khai thác: Cẩm Thành, Tân Lập, Hà Ráng), kế hoạch năm 2017 với tổng sản lượng khoảng 1,65 triệu T/năm, kế hoạch năm 2018 1,75 triệu T/ năm Khu khai trường Cẩm Thành với kế hoạch khai thác năm 2017 400.000 T/năm, để đạt sản lượng khu mỏ phải huy động 03 lò chợ khai thác 08 gương lò đào Theo kế hoạch khu Cẩm Thành khu vực phải tăng sản lượng lớn, giai đoạn đến năm 2020 tăng sản lượng lên khoảng 700.000 T/năm phải huy động tới 05 lò chợ vào khai thác [3] Để tăng sản lượng khai thác khu vực bắt buộc phải xây dựng kế hoạch khai thác tương ứng dẫn đến cấu trúc hệ thống thơng gió phải thay đổi, chí bị phá vỡ (thay đổi gần hoàn toàn) Nhiệm vụ đặt phải nghiên cứu áp dụng giải pháp phù hợp để hồn thiện hệ thống thơng gió cho mỏ, nhằm đáp ứng mục tiêu công tác thông gió mỏ đảm bảo mơi trường an tồn Song phải đáp ứng tiêu chí hiệu đầu tư Tính tốn thơng gió cho khu mỏ Cẩm Thành 2.1 Tính tốn trạng thơng gió cho khu mỏ 2.1.1 Sơ đồ thơng gió khu mỏ Sơ đồ mạng gió mỏ trạng khu vực 48 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ cấu trúc từ đường lò với lò chợ hoạt động gương lò chuẩn bị giản đồ thơng gió mỏ hình Nhìn chung mạng gió phức tạp Khu mỏ thơng gió phương pháp thơng gió hút với trạm quạt loại BD-II6-No15/2x55kW [3] 2.1.2 Tính lưu lượng gió cho khu vực Để tính tốn lưu lượng gió chung cho mỏ ta áp dụng công thức [Trần Xuân Hà nnk, 2014]: Qm= 1,1(Ksl SQlc+SQcb+SQht + åQrg); m3/s (1) Trong đó: 1,1 – Hệ số kể đến phân phối gió khơng luồng gió Ksl- Hệ số tính đến tăng sản lượng lị chợ (chọn kt = 1.1) åQrg - Tổng lưu lượng gió rị mỏ, m3/s SQlc – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho gương lò chợ, m3/s SQcb – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho gương lị đào, m3/s SQht – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho hầm trạm, m3/s Với trạng khai thác khu vực, ta tính tốn có lưu lượng gió cho khu mỏ sau [2]: Qm= 1,1(1,1 x 17,0 + 16,8 + 4,36 + 5,6) = 50,01m3/s 2.1.3 Tính hạ áp cho khu vực Như giản đồ hình cho thấy khu mỏ có luồng gió Để xác định hạ áp mỏ ta tính tốn hạ áp luồng gió áp dụng theo công thức [Trần Xuân Hà nnk, 2014]: THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Hình Giản đồ thơng gió khu Cẩm Thành (năm 2017) Trong đó: Shms: Tổng hạ áp gây sức cản ma sát đoạn lò nối luồng gió, tính từ điểm gió vào đến điểm gió Hạ áp tính theo cơng thức [Trần Xuân Hà nnk, 2014]: Trong đó: α i : Hệ số sức cản khí động học đường lị thứ i luồng gió, kGS2/m4; Li, Pi, Si : Chiều dài, chu vi, tiết diện đường lị thứ i; Qi : Lượng gió qua đường lò thứ i, m3/s ShCb: Tổng hạ áp sức cản cục tính theo luồng gió, thực tế thường lấy từ (10 - 25%) H ms Thay thơng số tính tốn có kết hạ áp mỏ 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) h4 = 67,26 mmH2O (hạ áp luồng 4) Để cân hạ áp mỏ, áp dụng phương pháp cân sử dụng cửa sổ gió để điều chỉnh Hạ áp mỏ chọn h1 = 85,03 mmH2O 2.1.4 Xác định chế độ làm việc quạt gió * Xác định lưu lượng gió quạt cần tạo Để tính tốn lưu lượng gió quạt cần tạo ra, ta áp dụng công thức sau [Trần Xuân Hà nnk, 2014]: Qq = K r Qm , m (4) s Trong đó: Kr – Hệ số rị gió trạm quạt, Kr = 1,15 Qm – Lưu lượng gió u cầu tồn mỏ, Qm = 50,01 m3/s Kết tính tốn lưu lượng gió cho quạt sau [2]: Qq = 57,51m3/s * Xác định hạ áp quạt cần tạo Hạ áp quạt tính theo cơng thức [1]: hq = (k1.Rm + Rtbq).Qq2 , mmH2O (5) Trong đó: k1- hệ số kể đến rị gió trạm quạt, k1 = 1/kr2, k1 = 0.76 Rm- sức cản mỏ: Đối với khu mỏ ta có sức cản nhánh đường lò tương ứng với trạm quạt sau: Rm = 0.033998 kμ; Rtbq- sức cản nội thiết bị quạt (Rtbq = a p/ D ): Đối với quạt gió khu mỏ ta có sức cản nhánh đường lị tương ứng với trạm quạt sau: Rtbq = 0,0031; Thay vào ta có [2]: hq = 102,5 mmH2O = 1025Pa; * Xác định chế độ làm việc hợp lý quạt gió Việc tính tốn xác định chế độ làm việc quạt gió sau: - Phương trình đường đặc tính mỏ: h = 0,030978.Q2; - Chế độ làm việc quạt gió Kết xác định chế độ làm việc quạt gió hình Điểm làm việc điểm B, với thông số làm việc quạt sau: Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 59 m3/s; Hạ áp quạt tạo ra: hct1 = 108,2 mmH2O = 1082Pa; Góc lắp KHCNM SỐ 1/2019 * AN TỒN MỎ 49 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ cánh bánh công tác: θ = +250 hiệu suất làm việc quạt: η = 0,54 Hình Đồ thị xác định chế độ làm việc quạt gió BD-II-6-No15 Khu Cẩm Thành, 2.2 Tính tốn thơng gió cho khu vực mỏ tăng sản lượng khai thác Việc tính tốn thơng gió cho khu vực mỏ tăng sản lượng khai thác tiến hành thực tương tự tính tốn thơng gió cho khu mỏ tại, theo thông số khu mỏ tăng sản lượng khai thác Kết tính tốn sau [Nguyễn Cao Khải, 2017]: 2.2.1 Sơ đồ thơng gió khu mỏ tăng sản lượng khai thác Để đảm bảo sản lượng khu mỏ lên 700.000 T/năm, khu Cẩm Thành tiến hành khai thác vỉa than gồm: Vỉa 10 vỉa 11 Khu mỏ phải huy động lò chợ 10 gương lò đào Sơ đồ thơng gió mỏ thể giản đồ thơng gió hình 2.2.2 Tính lưu lượng gió cho khu vực mỏ tăng sản lượng Với điều kiện tăng sản lượng khai thác khu vực, ta tính tốn lưu lượng gió cho Hình Giản đồ thơng gió khu Cẩm Thành, tăng sản lượng khai thác 50 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ khu mỏ sau: 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 tăng sản lượng Như giản đồ thơng gió hình 3, cho thấy mạng gió có luồng gió Kết tính tốn hạ áp luồng gió cụ thể sau: h1 = 118.81 mmH2O (Lò chợ V11 CB số mức -50/+40); h2 = 113,45 mmH2O (Lò chợ V11 CB số 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 luồng gió mỏ, có luồng h4 = 130,58 mmH2O (Lị chợ V10 CN mức -50/-20) lớn Ta chọn hạ áp luồng h4 = 130,58mm H2O làm hạ áp chung khu mỏ Các luồng khác điều chỉnh cân hạ áp việc đặt cửa sổ gió điều chỉnh 2.2.4 Xác định chế độ làm việc quạt gió tăng sản lượng * Xác định lưu lượng gió quạt cần tạo [2] Kết tính tốn lưu lượng gió cho quạt sau: Qq = 90,1m3/s * Xác định hạ áp quạt cần tạo [2] Hạ áp quạt cần tạo ra: hq = 197,3mm H2O = 1973Pa; * Xác định chế độ làm việc hợp lý quạt gió Như với đặc tính kỹ thuật lực làm việc loại quạt BD-II-6-No15/2x55kW khu mỏ sử dụng không đáp ứng thông gió cho mỏ sử dụng quạt hoạt động để quạt chế độ dự phịng Chính phương án sử dụng quạt BDII-6-No15/2x55kW có giải pháp tạm thời trước mắt, cịn lâu dài phải tính việc đầu tư loại quạt gió Khi sử dụng loại quạt BD-II-6-No15/2x55kW có phải huy động quạt chạy với chế độ liên hợp song song gần khơng cịn quạt dự phịng Kết xác định chế độ làm việc quạt sau: - Phương trình đường đặc tính mỏ: h = 0,0243.Q2; - Chế độ làm việc quạt gió Kết xác định chế độ làm việc quạt THÔNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ gió hình Điểm làm việc điểm B, với thông số làm việc quạt sau: Điểm làm việc điểm Bct1; Lưu lượng quạt tạo Qc = 91,3 m3/s; Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 45,6 m3/s; Hạ áp quạt tạo ra: hct = 195,1 mmH2O = 1951Pa; Góc lắp cánh bánh cơng tác: θ = 00 Hiệu suất làm việc quạt: η = 0,77 phải có giải pháp tính tốn phù hợp 3.3 Giải pháp sử dụng quạt gió chính: Dự kiến lưu lượng gió cho mỏ khoảng 78,38 m3/s Có nghĩa trạm quạt gió cần làm việc với lực lớn hơn, vậy, loại quạt BDII-6-No15/2x55kW không cịn đáp ứng Lúc mỏ cần thay đổi loại quạt khác có cơng suất lớn Ở đây, nội dung nghiên cứu xét tới nhu cầu phát triển mỏ tới giai đoạn sau năm 2025, đề xuất sử dụng loại quạt 2K56No24 (hoặc loại quạt có cơng suất tương tự) Dự kiến tính tốn chế độ làm việc quạt gió loại 2K56-No24 tăng sản lượng khai thác hình Hình Đồ thị xác định chế độ công tác quạt gió Khu Cẩm Thành, tăng sản lượng (theo phương án sử dụng 02 quạt BD-II-6No15/2x55kW ghép liên hợp) Giải pháp hồn thiện hệ thống thơng gió mỏ tăng sản lượng khai thác 3.1 Định hướng phương pháp thơng gió vị trí đặt quạt Cơng tác thơng gió cho khu mỏ Cẩm Thành tiếp tục kế hoạch khai thác từ mức -50 lên +40 tiến hành Cụ thể là: Thơng gió chung cho khu mỏ sử dụng phương pháp thơng gió hút, với 01 trạm quạt gió nay: loại BD-II-6-No15/2x55kW) cửa lò mức +117 Tuy nhiên sản lượng khu Cẩm Thành tăng trạm quạt không đáp ứng, đề xuất: Nâng công suất Trạm quạt gió mức +117 từ trạm quạt gió loại BD-II-6-N15/2x55kW lên loại quạt gió 2K56-N024 hay loại FBDCZ6-No24/2x315 kW loại quạt có cơng suất tương đương 3.2 Định hướng nhu cầu lượng gió chung cần đưa vào mỏ Lưu lượng gió chung mỏ cần đảm bảo nhu cầu gió (khoảng 57,5 m3/s) để trì phần sản xuất, đồng thời khu Cẩm Thành huy động thêm lò chợ để tăng sản lượng khai thác theo kế hoạch, nhu cầu gió khu vực phía Cẩm Thành tăng, Hình Đồ thị xác định chế độ cơng tác quạt gió Khu Cẩm Thành, tăng sản lượng (theo phương án sử dụng quạt 2K56-No24) - Chế độ làm việc quạt gió Kết xác định chế độ làm việc quạt gió hình Với thơng số làm việc quạt sau: Điểm làm việc điểm Bct2; Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 87 m3/s; Hạ áp quạt tạo ra: hct = 164,5 mmH2O; Góc lắp cánh bánh cơng tác: θ = 2,50 Hiệu suất làm việc quạt: η = 0,74 Hình Kết tính tốn tối ưu chế độ làm việc quạt BD-II-6-No15/2x55kW KHCNM SỐ 1/2019 * AN TỒN MỎ 51 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ 3.4 Giải pháp tối ưu chế độ làm việc quạt gió Để nâng cao hiệu thơng gió mỏ giảm giá thành khai thác, đề xuất giải pháp sử dụng biến tần để điều chỉnh chế độ làm việc quạt nhằm tối ưu chế độ làm việc quạt gió chính, đáp ứng nhu cầu thơng gió mỏ, giúp cho việc sử dụng tiết kiệm, hiệu điện đảm bảo an tồn mơi trường [4], [5] Việc tính tốn hiệu áp dụng biến tần thực phần mềm tính tốn hình Kết luận Việc tính tốn thơng gió tăng sản lượng khai thác theo kế hoạch cho thấy hệ thống thông gió khu mỏ đáp ứng yêu cầu đường lị, cửa chắn gió, Tuy nhiên, tương lai lực u cầu thơng gió mỏ lên tăng từ mức 57,51m3/s lên 90,01m3/s, ảnh hưởng lớn đến lực đáp ứng thơng gió trạm quạt gió chính, trạm quạt gió khơng cịn phù hợp Để đáp ứng nâng cao hiệu hoạt động thơng gió mỏ, Cơng ty cần phải thực số giải pháp để hoàn thiện hệ thống thơng gió sau: Các giải pháp trước mắt Cần phải tăng cường công tác quản lý đặc biệt cơng tác đóng mở cửa gió đảm bảo điều chỉnh bổ sung lượng gió cho lị chợ cịn thiếu, để cải thiện điều kiện làm việc tốt Đồng thời phải đảm bảo chất lượng đường ống gió tốt hơn, giảm rị gió tới mức tối đa thơng gió cho gương lị chuẩn bị; Gia công cửa kiểm tra chế độ làm việc quạt gió trạm quạt Gia cơng, sửa chữa cửa chắn gió, đặc biệt cửa gió cửa lị đặt trạm quạt gió chính, nhằm giảm tối đa lượng gió rị Định hướng chung cơng tác thơng gió tăng sản lượng khai thác Khi khu vực Cẩm Thành đưa thêm lò chợ vào hoạt động để tăng sản lượng khu khai thác (hiện có 03 lị chợ hoạt động, tăng sản lượng phải huy động tới lị chợ hoạt động), cần phải có kế hoạch thay quạt gió loại BD-II-6-No15 loại quạt có cơng suất lớn loại 2K56-No24 (hoặc tương đương); Đầu tư biến tần để điều chỉnh chế độ làm việc quạt gió chính, nhằm tăng hiệu thơng gió giảm chi phí thơng gió, góp phần giảm giá thành khai thác mỏ, đáp ứng tốt điều kiện an tồn mơi trường./ Tài liệu tham khảo: [1] Trần Xn Hà nnk, 2014 Giáo trình thơng gió mỏ Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Cao Khải, 2017 Báo cáo tổng kết đề tài sở mã số: T17-15, Nghiên cứu hoàn thiện hệ thống thơng gió cho khu mỏ Cẩm Thành, Cơng ty than Hạ Long đảm bảo tăng sản lượng từ 400.000 T/năm lên 700.000T/năm Trường Đại học Mỏ-Địa chất [3] Phịng Thơng gió, 2017 Kế hoạch sản xuất thơng gió khu Cẩm Thành giai đoạn đến 2017 Kế hoạch dự kiến năm 2020 Công ty than Hạ Long-TKV [4] Babak G.A, K.P Bocharov, AT Volokhiev, 1982 Main ventilation fans for underground mining - M.: Nedra [5] V.V Sobolev, 2007 Energy saving of electrical equipment for the main ventilation of mining enterprises//Mining Information and Analytical Bulletin - Moscow - No 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 52 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ ... 2017]: 2.2.1 Sơ đồ thơng gió khu mỏ tăng sản lượng khai thác Để đảm bảo sản lượng khu mỏ lên 700.000 T/năm, khu Cẩm Thành tiến hành khai thác vỉa than gồm: Vỉa 10 vỉa 11 Khu mỏ phải huy động lò chợ... hợp) Giải pháp hồn thiện hệ thống thơng gió mỏ tăng sản lượng khai thác 3.1 Định hướng phương pháp thơng gió vị trí đặt quạt Cơng tác thơng gió cho khu mỏ Cẩm Thành tiếp tục kế hoạch khai thác. .. gió mỏ thể giản đồ thơng gió hình 2.2.2 Tính lưu lượng gió cho khu vực mỏ tăng sản lượng Với điều kiện tăng sản lượng khai thác khu vực, ta tính tốn lưu lượng gió cho Hình Giản đồ thơng gió khu