- Vật liệu chống: Vì chống SVP27, tấm chèn bê tơng.
THƠNG GIĨ VÀ AN TỒN A Thơng gió.
A. Thơng gió.
IV.1. Khái quát chung
IV.1.1. Nhiệm vụ của thơng gió chung của mỏ
Thơng gió là nhiệm vụ cần thiết và rất quan trọng trong khai thác hầm lò. Trong q trình khai thác hầm lị có rất nhiều yếu tố gây bẩn bầu khơng khí trong đường lị như: Sự xuất khí từ trong đất đá, sự phân huỷ các chất hữu cơ và vô cơ , hoạt động của con người và máy móc…
Chính vì vậy mà việc thơng gió phải thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Đưa lượng gió sạch đủ lớn vào trong mỏ đến các vị trí có con người và máy móc làm việc để hịa lỗng nồng độ các chất khí độc, khí nổ phát sinh xuống dưới mức tối đa cho phép của quy phạn an tồn.
- Hịa lỗng nồng độ bụi và đưa nhanh chúng ra khỏi vị trí phát sinh. - Tạo ra điều kiện vi khí hậu dễ chịu phù hợp cho người và máy móc thiết bị hoạt động.
- Đảm bảo về nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió ở nơi làm việc phù hợp. IV.1.2. Nhiệm vụ của thiết kế thơng gió
Cơng tác thiết kế thơng gió mỏ có nhiệm vụ lựa chọn phương pháp thơng gió và tính tốn lưu lượng, hạ áp chung của mỏ, chọn quạt gió chính phù hợp để đảm bảo lưu lượng gió và hạ áp theo u cầu của mỏ. Đồng thời tính tốn giá thành thơng gió cho một tấn than khai thác.
IV.1.3. Phạm vi thiết kế thơng gió chung
Trong phạm vi đồ án, đồ án xin trình bày tính tốn thơng gió chung cho khu Tràng Khê II, III từ mức +130 ÷ -120. Cụ thể nghiên cứu tính tốn hệ thống thơng gió ở tầng V ( -70 ÷ -120), các tầng khác tính tốn tương tự.
IV.1.4. Đặc điểm chế độ khí mỏ của mỏ
Qua nghiên cứu tài liệu và phân tích mẫu khí thực tế cho thấy khu vực thiết kế có các loại khí CO , N , H , CH , đây là những đối tượng khí dễ gây cháy nổ.
- Xuống sâu hàm lượng khí CO , H giảm , N , CH tăng (theo độ cao tuyệt đối)
- Xuống sâu (theo địa tầng ) các vỉa than nằm dưới có hàm lượng và độ chứa khí hấp hơn các vỉa than nằm trên
- Càng về phía đơng , hàm lượng khí CO có chiều hướng tăng
Theo báo cáo thăm dò tỉ mỉ năm 1996 mỏ than Hồng Thái xếp loại I theo khí CH4.
IV.2. Lựa chọn hệ thống thơng gió.
IV.2.1. Chọn phương pháp thơng gió.
Mỏ Hồng Thái lị mỏ than được xếp loại II về khí bụi nổ nên có thể sử dụng các phương pháp sau để thơng gió cho mỏ:
- Phương pháp thơng gió đẩy. - Phương pháp thơng gió hút. - Phương pháp thơng gió hỗn hợp. 1. Phương pháp thơng gió đẩy.
Thơng gió đẩy là phương pháp sử dụng quạt gió đẩy khơng khí sạch từ ngồi vào trong mỏ, khi đó áp suất khơng khí ở mọi điểm trong mỏ khi quạt làm việc đều lớn hơn áp suất khí trời.
- Ưu điểm:
+ Khơng khí sạch đi qua quạt nên quạt làm việc thuận lợi,bền và an toàn hơn. +Thơng gió đẩy tạo ra sự rị gió từ trong đường lị ra ngồi mặt đất, rị gió sẽ mang theo các chất độc hại thoát khỏi khu vực khai thác.
+ Số lượng quạt gió sử dụng ít, thơng thường chỉ sử dụng 1 quạt đặt ở trung tâm mỏ. Do đó việc cung cấp điện thuận lợi, dễ dàng.
- Nhược điểm:
+ Rị gió ở trạm quạt và giếng lớn vì năng lực vận tải cao.
+ Khơng an tồn với mỏ có khí CH4 vì khi có sự cố quạt ngừng làm việc, áp suất trong đường lò giảm dẫn đến sự thốt khí CH4từ đất đá vào đường lị lớn. 2. Phương pháp thơng gió hút.
Quạt gió chính được đặt ở cửa lị hút khơng khí bẩn từ trong mỏ ra ngồi, khơng khí sạch từ ngồi tràn vào mỏ nhờ sự chênh lệch áp suấtdo khi quạt làm việc và khi đó áp suất khơng khí ở mọi điểm trong mỏ đều thấp hơn áp suất khí trời.
- Ưu điểm:
+ An tồn với mỏ có khí CH4 vì khi gặp sự cố quạt ngừng làm việc, áp suất khơng khí trong lị dần dần tăng lên bằng áp suất khí trời, như vậy làm chậm sự thốt khí CH4 vào trong đường lị.
+ Rị gió ở trạm quạt nhỏ. - Nhược điểm:
+ Khơng khí bẩn đi qua quạt nên gây bẩn quạt và giảm độ bền của quạt.
+ Thơng gió hút tạo ra sự rị gió từ mặt đất vào trong đường lị. Rị gió mang theo các chất khí độc hại vào khu vực khai thác.
3. Phương pháp thơng gió hỗn hợp.
Là phương pháp kết hợp cả hai phương pháp thơng gió trên. - Ưu điểm:
+ Độ chênh áp suất khơng khí trong lị và ngồi trời khơng lớn. + Rị gió nhỏ.
- Nhược điểm:
4. Chọn phương pháp thơng gió.
Mỏ Hồng Thái là mỏ được xếp loại II về khí bụi nổ, vì vậy phương pháp thơng gió cần phải đảm bảo an tồn về khí CH4. Qua việc phân tích và đánh giá các phương pháp thơng gió về cả điều kiện thực tế của mỏ và điều kiện kinh tế. Đồ án lựa chọn phương pháp thơng gió hút làm phương pháp thơng gió chung cho tồn mỏ.
IV.2.2. Chọn vị trí đặt trạm quạt gió chính.
Khi khai thác tầng V (-70 ÷ -120), để thơng gió ta đặt trạm quạt gió chính tại cửa giếng nghiêng chính.
IV.2.3. Lựa chọn sơ đồ thơng gió.
Trong thơng gió mỏ có các sơ đồ thơng gió : - Sơ đồ thơng gió trung tâm.
- Sơ đồ thơng gió sườn. - Sơ đồ thơng gió hỗn hợp.
Căn cứ vào phương pháp mở vỉa, phương pháp khai thác than lị chợ và vị trí các đường lị trong mỏ, đồng thời kể đến chế độ làm việc của quạt đồ án chọn sơ đồ thơng gió cho mỏ là sơ đồ thơng gió trung tâm.
- Ưu điểm thơng gió trung tâm: +Chi phí xây dựng tương đối nhỏ .
+Quạt để trung tâm ruộng mỏ và thường chỉ có một quạt nên dễ điều chỉnh, dễ cung cấp năng lượng cho quạt.
- Nhược điểm thơng gió trung tâm: +Hạ áp mỏ lớn, sức cản mỏ khơng ổn định .
+Rị gió ở sân giếng và rị gió giữa luồng gió sạch và luồng gió bẩn song song khá lớn.
+Khoảng điều chỉnh quạt gió phải lớn.
IV.3.1. Lựa chọn phương pháp tính lưu lượng gió chung của mỏ.
Để tính lưu lượng gió chung cho mỏ có các phương pháp tính sau :
+ Phương pháp thứ nhất : Phương pháp tính lưu lượng chung cho tồn mỏ theo số người làm việc trong mỏ lớn nhất, theo sản lượng trong một ngày đêm của mỏ, theo lượng thuốc nổ,... và sau đó nhân với hệ số dự phịng, hay cịn gọi là phương pháp tính từ ngồi vào trong.
+ Phương pháp thư hai: Phương pháp tính lưu lượng gió cho từng hộ tiêu thụ: tính lưu lượng gió cho lị chợ,lị chuẩn bị, buồng trạm,... sau đó tính lưu lượng gió chung cho tồn mỏ bằng cách cộng tất cả các lượng gió trên hay cịn gọi là phương pháp tính từ trong ra ngồi.
Phương pháp thứ nhất tính tốn đơn giản song đặc điểm của mỏ ở đây khơng được kể đến đầy đủ cịn phương thứ hai thì phức tạp hơn, địi hỏi khối lượng thơng tin lớn, song đảm bảo chính xác hơn, đảm bảo hơn.
Qua việc so sánh hai phương án trên ta chọn phương pháp tính lưu lượng gió chung cho mỏ là phương pháp từ trong ra ngoài.
IV.3.2. Xác định các hộ tiêu thụ gió của mỏ
-Lị chợ: Theo thiết kế khai thác ở chương III thì khu Tràng Khê có 10 lị chợ hoạt động đồng thời và 2 lị chợ dự phịng.
-Lị dọc vỉa : Lị dọc vỉa có dạng hình vịm bán nguyệt, tường đứng, chống thép SVP 22, chèn tấm chèn bê tông.
-Hầm bơm : 1 hầm
-Hầm chứa thuốc nổ: 1hầm -Hầm ắc quy : 1 hầm
-Trạm điện : 1 trạm điện chính để cung cấp cho quạt cục bộ ở các lò chuẩn bị và máy khoan ở các lò chợ ; máng cào ở lò song song, họng sáo.
IV.3.3. Chọn lượng gió theo phương pháp thứ hai. 1. Tính lượng gió cho lị chợ đang hoạt động.
a. Tính lưu lượng theo số người làm việc đồng thời lớn nhất ở gương. q1c1 = 4. nlc (m3/ph) (4-1)
Trong đó :
nlc : Số người làm việc lớn nhất ở gương lò chợ, nlc = 21 người. => q1 = 4. 21 = 84 (m3/ph)
b. Tính theo lượng thuốc nổ nổ một lấn lớn nhất.
qlc2 = (m3/ph) (4-2)
Trong đó :
b: Lượng thuốc nổ nổ một lần lớn nhất trong lò chợ, kg. b = 12 kg. t: Thời gian thơng gió tích cưch sau nổ mìn, t = 30ph
Vlc: thể tích lị chợ cần thơng gió, m3. Vlc = Slc . Llc = 5,3 . 67 = 402 (m3)
Slc : Tiết diện ngang lò chợ, Slc = 5,3 (m2) Llc : Chiều dài lò chợ , Llc = 67 m
=> qlc2 = = 186 (m3/ph) c. Tính theo độ thốt khí ( mêtan, cácbonic).
qlc3 = qtc.Ang-đ ; m3/ph (4-3) Trong đó:
qtc: Lượng gió tiêu chuẩn cho 1 tấn than khai thác trong một phút.Với mỏ hạng II về khí nổ: qtc = 1,25 m3/phút .
Ang-đ: Sản lượng lò chợ một ngày đêm. Ang-đ = 416,8 (T/ng-đ) ( Lấy theo lị chợ có sản lượng lớn nhất)
qlc3 = = 521 (m3/ph) d. Tính theo yếu tố bụi.
qlc4 = 60.Slc .vtư ( m3/ph) (4-4) Trong đó :
vtư: Tốc độ gió tối ưu qua lị chợ theo yếu tố bụi , vlc = (0,9÷2) m/s chọn vtư = 1,5 m/s
=> qlc4 = 60.5,3.1,5 = 528 (m3/ph) e. Kết luận.
-Lưu lượng gió cần thiết cho 1 lò chợ hoạt động:
qlc = max(qlc1, qlc2, qlc3 , qlc4) = q3 = 528 (m3/ph) = 8,8 (m3/s) 2. Tính lượng gió cho lị chợ dự phịng.
Ta lấy lượng gió cho lị chợ dự phịng bằng 50% lượng gió cần cho lị chợ đâng hoạt động.
qlcd = 0,5.qlc = 0,5.8,4 = 4,4 (m3/s). (4-5) 3. Tính lưu lượng gió cho lị chuẩn bị.
a.Tính lưu lượng gió theo số người.
qcb1 = 4.n ( m3/ph ) (4-6) Trong đó :
n: Số người làm việc lớn nhất trong lò chuẩn bị, n = 8 người.
⇨ qcb1 = 4.8 = 32 (m3/ph)
b. Tính lưu lượng gió theo điều kiện nổ mìn.
qcb2 = (m3/ph) (4-7)
Trong đó :
t : Thời gian thơng gió sau khi nổ mìn, t = 30 phút A : Lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất, A = 10 kg
b : Lượng khí độc sinh ra khi nổ 1 kg thuốc nổ trong than, b = 100 lít S : Diện tích gương lị chuẩn bị, S = 5,8 m2
=> qcb2 = = 24,1 (m3/ph) c. Tính lưu lượng gió theo độ thốt khí mêtan.
qcb3 = (m3/ph) (4-8)
Trong đó :
Ig : Độ thốt khí mêtan tuyệt đối lớn nhất ở đường lò Ig = 0,01 m3/ph n1 : Nồng độ CH4 cho phép lớn nhất ở luồng gió thải, n1 = 0,5% n0 : Nồng độ CH4 ở luồng gió sạch đưa đến gương, N0 = 0% => qcb3 = = 200 (m3/ph)
d. Tính lưu lượng gió theo tốc độ gió nhỏ nhất cho phép.
qcb4 = 60.S.Vmin (m3/ph) (4-9) Trong đó :
Vmin : Tốc độ gió nhỏ nhất ở gương lị, Vmin = 0,25 (m/s) => q4 = 60.6.0,25 = 90 (m3/ph)
e. Tính lưu lượng gió theo yếu tố bụi.
qcb5 = 60.S.Vtư, ( m3/ph) (4-10) Trong đó:
Vtư: Tốc độ gió tối ưu theo yếu tố bụi ở gương lị, Vtu = 0,5 ÷0,7m/s chọn Vtư = 0,5 m/s
=> qcb5 = 60.6,8.0,5 = 204 (m3/ph) f. Kết luận.
Lưu lượng gió cho gương lị chuẩn bị :
qcb = max(qcb1, qcb2, qcb3, qcb4, qcb5 ) = qcb5 = 204 (m3/ph) = 3,4 (m3/s) 4. Tính lưu lượng gió cho hầm bơm, trạm điện.
Trong tầng khai thác ta bố trí hầm bơm, trạm điện và hầm bơm dung dịch nhũ tương. Khi đó lượng gió cần qua hầm,trạm:
qht = ( m3/ ph) (4-11)
Trong đó:
N : Cơng suất máy bơm,trạm điện , N = 100 kW
η : Công suất làm việc của máy bơm, trạm điện, η = 0,9 k : Hệ số có tải 1 ngày đêm, k = 0,9
qht = 10.100.(1- 0,9).0,9 = 90 (m3/ph) = 1,5 (m3/s) 5. Tính lưu lượng cho hầm chứa thuốc nổ, hầm nạp ác quy. a. Tính lưu lượng gió cho hầm chứa thuốc nổ.
Trong tầng khai thác bố trí 1 hầm chứa thuốc nổ để phục vụ khai thác.
qh = 0,07.Vh (m3/ph) (4-12)
Trong đó :
V : Thể tích hầm chứa thuốc nổ Vtn = 12m3
qtn = 0,07.12 = 0,84 (m3/ph) = 0,014 (m3/s) b. Tính lưu lượng cho buồng nạp ắc quy.
qaq = 30.Kn.naq ( m3/ph ) (4-13) Trong đó:
Kn : Hệ số kể đến loại ác quy sử dụng. Kn = 1 naq : Số bình ác quy nạp điện đồng thời. naq = 3.
qaq = 30.1.3 = 90 (m3/ph) = 1,5 (m3/s) 6. Tính lượng rị gió trong mỏ.
qrg = ∑qrkt + ∑qrl+ ∑qcg+ ∑qc + ∑qtc (m3/s) (4-14) Trong đó:
∑qrkt : Tổng lượng gió rị qua khoảng đã khai thác, m3/ph.
∑qcg : Tổng lượng gió rị qua cửa gió, m3/ph.
∑qc : Tổng lượng gió rị qua cầu gió, m3/ph.
∑qtc : Tổng lượng gió rị qua thành chắn, m3/ph.
Theo thiết kế ta chỉ có gió rị qua khu đã khai thác và cửa gió nên qrg sẽ được tính bằng:
qrg = ∑qrkt + ∑qcg (4-15)
+ qrkt : Rị gió qua khu đã khai thác
qkt= (10 ÷ 40)%.qlc (4-16)
Ta lấy lượng rị gió qua khu khai thác là : qkt = 10%.qlc= 0,1.8,8 = 0,88 (m3/s) + qcg : Rị gió ở cửa gió 0,5 m3/s.
⇨ qrg = ∑qkt + ∑qcg = 0,88.8 + 2.0,5 = 8,04 (m3/s) 7. Xác định lưu lượng gió chung của mỏ.
Lượng gió chung cần thiết cho tồn mỏ được tính theo cơng thức: Qm = 1,1.( Ksl..∑qlc + ∑qcb + ∑qlcd + ∑qht+ ∑qh+ ∑qaq+ ∑qrg ) (4-17)
Trong đó:
1,1: Hệ số kể đến sự phân phối gió khơng đồng đều.
Ksl: Hệ số kể đến sự tăng sản lượng của lị chợ, Ksl = 1,1 ÷1,2 Ta chọn Ksl = 1,1 qlc = 8.8,8 = 70,4 (m3/s) ∑qcb = 2.3,4 = 6,8 (m3/s) ∑qlcd = 1.4,4 = 4,4 (m3/s) ∑ qht= 2.1,5 = 3 (m3/s) ∑qh= 1. 0,014= 0,014 (m3/s) ∑qaq = 1. 1,5 = 1,5 (m3/s) ∑qrg = 8,04 (m3/s)
Qm =1,1.(1,1.70,4 + 6,8 +4,4 + 3 + 0,014 + 1,5 + 8,04) = 111,3 (m3/s)
IV.4. Tính tốn phân phối gió và kiểm tra tốc độ gió.
IV.4.1. Phân phối gió trên sơ đồ
Căn cứ vào sơ đồ thơng gió Hình 4-1 cho mỏ ta lập được giản đồ thơng gió và phân phối gió trên giản đồ.
Giản đồ thơng gió và phân phối gió trên giản đồ như trên Hình 4-2 IV.4.2. Kiểm tra tốc độ gió.
Tốc độ gió được xác định theo cơng thức:
Vi = ( m/s ) (4-18)
Trong đó :Qtti :Lưu lượng gió thực tế đi quađường lị thứ i, m3/s Si : Tiết diện đường lò thứ i , m2
Vận tốc gió trong đường lị phải đảm bảo điều kiện: [Vmin] < Vi <[Vmax]
[Vmin], [Vmax]:Vận tốc gió nhỏ nhất, lớn nhất cho phép trong các đường lò ,m/s Ta chỉ kiểm tra tốc độ gió tại các đường lị đặc trưng, cịn các đường lị có tiết diện và lưu lượng gió tương tự ta không kiểm tra.
Bảng IV-1: Bảng kết quả kiểm tra tốc độ gió qua các đường lị Đường lị Tên đường lò Qtti ( m3/s ) Si ( m2 ) Vmin ( m/s ) Vi ( m/s ) Vmax ( m/s ) Ghi chú
0-1-2 Giếng nghiêng phụ 111,3 20,8 2 5,35 12 Đảmbảo
2-3-4 Xuyên vỉa vận tải -120 110,8 13.2 2 8 8 Đảmbảo 4-8 Xuyên vỉa vận tải -120 106,4 13.2 2 7,8 8 Đảmbảo 8-14 Xuyên vỉa vận tải -120 83,4 13.2 2 6,3 8 Đảmbảo 14-20 Xuyên vỉa vận tải -120 58,8 13.2 2 4,4 8 Đảmbảo 20-26 Xuyên vỉa vận tải -120 30,2 13.2 2 2,3 8 Đảmbảo 31-25 Xun vỉa thơng gió-70 30,2 13.2 2 2,3 8 Đảmbảo 25-19 Xun vỉa thơng gió-70 58,8 13.2 2 4,4 8 Đảmbảo 19-13 Xun vỉa thơng gió-70 83,4 13.2 2 6,3 8 Đảmbảo 13-7 Xun vỉa thơng gió-70 106,4 13.2 2 7,8 8 Đảmbảo 7-32 Xuyên vỉa thơng gió-70 110,8 13.2 2 8 8 Đảmbảo 4-5 Dọc vỉa VT -120LCDP-V9b 4,4 5,5 0,5 0,8 8 Đảmbảo
10-13 Dọc vỉa TG -70LC-V10 11,5 5,5 2 2,1 8 Đảmbảo 14-15 Dọc vỉa VT -120LC-V12 12,3 5,5 2 2,2 8 Đảmbảo 16-19 Dọc vỉa TG -70LC-V12 12,3 5,5 2 2,2 8 Đảmbảo 20-21 Dọc vỉa VT -120 LC-V18 14,3 5,5 2 2,6 8 Đảm bảo 22-25 Dọc vỉa VT -70 LC-V18 14,3 5,5 2 2,6 8 Đảm bảo 26-27 Dọc vỉa VT -120 LC-V24 15,1 5,5 2 2,74 8 Đảm bảo 28-31 Dọc vỉa VT -70LC-V24 15,1 5,5 2 2,74 8 Đảmbảo 4-5 Lò chợ dự phòng-V8 4,4 5,2 0.25 0,85 4 Đảmbảo