Giáo trình Nâng cao hiệu quả thông gió thoát nước khi khai thác xuống sâu: Phần 2 (Dùng cho trình độ cao học)

Phần 2 của giáo trình Nâng cao hiệu quả thông gió thoát nước khi khai thác xuống sâu (Dùng cho trình độ cao học) tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: thiết kế thông gió mỏ lộ thiên; thoát nước mỏ; thoát nƣớc mỏ lộ thiên; công tác phòng ngừa bục nước mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!

107

Chương 4 THIÊT KẾ THÔNG GIÓ MỎ L THIÊN 4.1 Khái quát chung

Thiết kế kỹ thuật khai thác mỏ bằng phương pháp lộ thiên cần phải có một phần riêng “Thiết kế thông gió cho các khu vực khai thác mỏ lộ thiên” Mục tiêu của phần này là tiến hành đánh giá tình trạng bầu không khí mỏ, lựa chọn phương pháp thông gió và các phương tiện chống bụi, khí gây ô nhiễm nhằm cải thiện điều kiện lao động,

an toàn cho người và trang thiết bị làm việc trong mỏ lộ thiên Thiết kế thông gió mỏ lộ thiên gồm hai phần cơ bản:

Đánh giá hiệu quả của thông gió tự nhiên mỏ lộ thiên;

Thiết kế thông gió nhân tạo Phần này có thể không cần nếu hiệu quả thông gió

tự nhiên ở tất cả các thời kỳ khai thác đủ để duy trì thành phần không khí bình thường trong mỏ

Việc đánh giá hiệu quả thông gió tự nhiên được tiến hành theo một trình tự nhất định đó là:

Tập hợp và phân tích các tài liệu xác định điều kiện không khí trong các khu khai thác mỏ bao gồm: thông số về khí hậu trong vùng, về các điều kiện môi trường của địa phương và của mỏ, về công nghệ áp dụng và việc cơ giới hoá khai thác khoáng sản Ở giai đoạn thiết kế ban đầu này có nhiều phương án đưa ra để lựa chọn Mỗi phương án đưa ra đều có sự tham gia của vấn đề thông gió mỏ lộ thiên trong đó đặc biệt quan tâm là điều kiện vi khí hậu mỏ Vấn đề ô nhiểm bầu không khí mỏ nhiều khi giữ vai trò quyết định cho việc lựa chọn phương án khai thác mỏ

Tiếp theo là đánh giá các thông số thông gió tự nhiên của khu khai thác Ở giai đoạn này phải xác định sơ đồ thông gió tự nhiên đối với các thời kỳ phát triển đặc trưng của mỏ chú trọng đến hướng và vận tốc gió Xác định được lưu lượng gió yêu cầu cho các khu vực khai thác trong mỗi một thời kỳ phát triển mỏ và xác định điều kiện khi thông gió tự nhiên không còn hiệu quả

Sau khi đánh giá các thông số của sơ đồ thông gió tự nhiên đối với công nghệ

áp dụng và việc cơ giới hoá khai thác, xác định mức độ khí độc, hại và bụi xâm nhập vào bầu khí quyển khu vực khai thác: Đối với trường hợp có hoặc không sử dụng các

108

phương tiện chống bụi, khí, khu vực có bầu khí quyển xấu nhất Đối với những khu vực khai thác không sâu thành phần khí quyển bình thường có thể duy trì công việc quanh năm mà không cần dùng các phương tiện riêng để chống bụi và khí hoặc chỉ chống ở những khu vực sản xuất bị ô nhiễm bụi, khí cục bộ Trường hợp khu khai thác xuống sâu bầu không khí khu vực khai thác bị ô nhiễm phải dùng tất cả các phương tiện đồng bộ để chống bụi và khí Trường hợp sau không nhất thiết phải xem xét ở các giai đoạn thiết kế ban đầu song ở các giai đoạn sau phải xác định các phương tiện cần thiết để chống bụi và khí

Khi biết qua mỗi một thời kỳ phát triển mỏ lượng khí, bụi xâm nhập vào bầu khí quyển và lưu lượng gió vào mỏ người ta xác định được mức độ ô nhiễm khí, bụi bầu không khí mỏ Căn cứ số liệu về mức độ ô nhiễm khí, bụi các chuyên gia khai thác mỏ

sẽ biết thời kỳ phát triển mỏ nào, khi hướng và vận tốc gió do thông gió tự nhiên không đảm bảo thành phần không khí bình thường Sau khi đánh giá các sơ đồ thông gió tự nhiên đạt và không đạt yêu cầu cũng như việc phải ngừng thông gió tự nhiên trong năm, kết hợp với những tài liệu về hướng và vận tốc gió, xác định các thời kỳ cần phải dùng thông gió nhân tạo

Việc đánh giá hiệu quả của thông gió tự nhiên mỏ lộ thiên được kết thúc ở giai đoạn này và chuyển sang thiết kế thông gió nhân tạo

Giai đoạn thứ nhất thiết kế thông gió nhân tạo khu khai thác là đánh giá khả năng tăng cường sự trao đổi gió tự nhiên giữa không gian bên trong khu vực khai thác

và trên mặt mỏ Đồng thời tiến hành xem xét khả năng thay đổi công nghệ, trình tự khai thác, vấn đề cơ giới hóa để có thể cải thiện bầu khí quyển mỏ

Để tăng hiệu quả thông gió nhân tạo trong thiết kế cần sử dụng tối đa thông gió tự nhiên theo hướng tăng cường mọi năng lực thông gió tự nhiên với việc sử dụng các biện pháp công nghệ cải thiện bầu khí quyển khu khai thác cũng tính toán chính xác phần tỷ lệ sử dụng phương pháp thông gió này theo các thời kỳ trong năm

Căn cứ vào tính toán phần tỷ lệ các thành phần gây ô nhiễm, chọn quạt thông gió, vị trí đặt quạt và sơ đồ công tác liên hợp các quạt gió trong mỏ

Hiệu quả công tác của thiết bị thông gió được đánh giá theo thời gian mà chúng hao phí để làm sạch khí quyển khu khai thác từ mức độ ô nhiễm ban đầu đến mức độ cho phép, cũng như theo hiệu quả kinh tế của việc thông gió nhân tạo

109

Cuối cùng là đánh giá hiệu quả kinh tế của thông gió nhân tạo qua các giai đoạn Như vậy, thiết kế thông gió mỏ lộ thiên gồm các giai đoạn sau:

Đánh giá điều kiện môi trường vùng mỏ;

Lựa chọn công nghệ, thiết bị cơ giới hoá và kích thước hình học của khu khai thác theo yếu tố thông gió;

Xác định các thông số thông gió tự nhiên;

Xác định lượng khí độc, hại và bụi xâm nhập vào bầu không khí mỏ;

Xác định các thời kỳ yêu cầu phải tăng cường thông gió trong khu khai thác; Chọn các phương tiện tăng cường thông gió tự nhiên cho khu vực khai thác; Xác định các thời kỳ yêu cầu sử dụng thông gió nhân tạo, điều kiện và mức độ ô nhiễm bầu không khí trong khu vực khai thác;

Xác định lưu lượng gió để thông gió cho khu vực khai thác;

Chọn quạt thông gió, vị trí đặt quạt và sơ đồ công tác liên hợp các quạt gió; Xác định số quạt gió công tác liên hợp;

Đánh giá hiệu quả công tác của quạt gió;

Đánh giá hiệu quả kinh tế của thông gió nhân tạo

Cuối cùng hiệu quả thông gió lộ thiên có thể xác định được từ kết quả tính toán lặp lại theo các sơ đồ thông gió hoặc theo các giai đoạn thông gió riêng Thí dụ, nếu đánh giá hiệu quả của thông gió tự nhiên ở giai đoạn thứ năm không thoả mãn yêu cầu

có thể tính lặp lại bắt đầu từ giai đoạn thứ ba, khi ấy phải hoàn thiện hơn các phương tiện chống bụi và khí

Phần sau sẽ đề cập đến nội dung tính toán các giai đoạn thiết kế thông gió

mỏ lộ thiên

4.2 Các sơ đồ và phương pháp thông gió mỏ lộ thiên

4.2.1.Thông gió nhờ năng lượng gió

Trong mục này xem xét hai sơ đồ thông gió: thuận và tuần hoàn được tạo ra khi năng lượng gió khá lớn trên mặt đất được biểu thị bằng vận tốc gió Sơ đồ thông gió thuận hay tuần hoàn lúc này phụ thuộc vào dạng hình học của khu khai thác (các góc dốc của bờ mỏ) Việc giảm năng lượng gió dẫn đến sơ đồ thông gió “nhiệt” sẽ được đề cập ở phần sau Khi tăng vận tốc gió trên mặt đất và không thay đổi dạng hình học khu khai thác sơ đồ thông gió tuần hoàn có thể chuyển thành sơ đồ thông gió thuận

110

4.2.1.1 Sơ đồ thông gió thuận

Điều kiện hình thành: Sơ đồ thông gió thuận hình thành khi vận tốc gió trên mặt đất lớn hơn 0,8  1 m/s và góc dốc của góc nghiêng sườn tầng bờ khuất gió 1≤ 150

Sơ đồ chuyển dịch của luồng gió : Luồng gió chuyển dịch giữa một mặt phẳng a-a nào đó so với mặt đất khi đến khu khai thác ở điểm O bắt đầu mở rộng theo chiều sâu sinh ra sự kìm hãm (hình 4.1) làm giảm vận tốc gió Do hiện tượng này phía trên khu khai thác tạo ra một vùng như “cái mũ chụp OAO” của các lớp không khí làm vận tốc gió bị hãm từng phần Giản đồ tương tự cũng quan sát thấy cả khi sơ đồ tuần hoàn Mặt phẳng a-a giới hạn phần luồng gió mở rộng xuống dưới khu khai thác phần luồng gió này chịu sự biến dạng

Hình 4.1 Sự hãm luồng gió phía trên khu khai thác

Sự dịch chuyển của luồng gió trong khu khai thác có thể biểu thị ở dạng sơ đồ như trên (hình 4.1)

Khi thông gió theo sơ đồ thông gió thuận hình 4.2, luồng gió trên mặt đất chuyển dịch với vận tốc Ub, ở mép trên của bờ khuất gió (điểm O trên hình 4.2) thay đổi hướng của mình, bắt đầu mở rộng về phía khu khai thác và chiếm bờ khuất gió Sau khi gặp bờ hứng gió, luồng gió bị uốn ngoặt lên trên và thu hẹp dòng Nhờ góc dốc nhỏ của bờ khuất gió, ở bề mặt cứng ở điểm O không xảy ra sự cắt dòng mà luồng gió hữu hạn được lan truyền trong khu khai thác đến giới hạn của nó là bờ mỏ và đáy moong Giới hạn của vùng vận tốc không đổi ở phía trên khu khai thác là 1, cao hơn đường này vận tốc gió bằng vận tốc gió trên mặt đất Đường 1 tạo với mặt phẳng ngang một góc 2 400 Như vậy, giữa bề mặt cứng khu khai thác (bờ mỏ và moong) và các giới

A

a a

111

hạn vùng vận tốc gió không đổi  xảy ra sự thay đổi vận tốc gió từ giá trị 0 ở bề mặt cứng đến UB trên đường giới hạn 1

Hình 4.2 Sơ đồ thông gió thuận

Sự phân bố vận tốc gió giữa trục Ox và bề mặt các tầng trong tiết diện khác nhau của luồng gió tương tự có thể lấy theo dạng:

Giả thiết một phần tử lưu lượng gió đi qua một diện tích nằm trong một tiết diện xác định của luồng gió x = l = const và có kích thước dy theo phương thẳng đứng và một đơn vị theo chiều ngang, trong một đơn vị thời gian bằng:

Ln

1

2O

2

H o O

Q U  dy, m3/s (4.5) Khi chuyển từ biến số y và  nhờ công thức (4.2) khi x = const ta nhận được:

0,1715,85

Q0,171 0  , m3/s (4.8) Các công thức (4.7), (4.8) đúng cho tất cả các mặt cắt của khu khai thác khi x=const thoả mãn điều kiện 0 ≤ x ≤ L

L- chiều dài hình chiếu của bờ khuất gió trên mặt phẳng ngang, m

Giả thiết vận tốc gió Uo đã được cho trước

Giữa vận tốc gió trên mặt đất Ub và vận tốc gió Uo trên trục Ox tồn tại mối quan

hệ phụ thuộc vào toạ độ dọc:

x a U

U B

0 

B U U

113

Theo số liệu của МГИ, đối với sơ đồ thông gió thuận, tỷ số này bằng 0,78; đối với sơ đồ tuần hoàn, tỷ lệ này thay đổi theo quan hệ gần với hàm mũ từ 1 ở mép trên đến 0,48 ở mép dưới của bờ khuất gió Đối với sơ đồ thông gió thuận tỷ số Uo/Ub lấy trung bình bằng 0,75; do đó, từ công thức (4.7) nhận được:

Sự tải khí và bụi ra khỏi khu khai thác: Đối với sơ đồ thông gió thuận, trong khu khai thác không hình thành những vùng ô nhiễm có kích thước lớn, ở đây chỉ có thể tập trung khí, bụi hàm lượng thấp Với quan điểm tải khí, bụi, sơ đồ thông gió thuận là hiệu quả nhất Khi mỏ thông gió bằng sơ đồ thông gió này sự ô nhiễm không khí chung không xảy ra, thường chỉ quan sát thấy những vùng ô nhiễm không khí cục bộ quanh nguồn tạo khí, bụi phụ thuộc vào vận tốc gió Góc dốc bờ mỏ nhỏ vận tốc gió tăng làm tăng hiệu quả tải khí, bụi Góc dốc bờ mỏ lớn làm tăng mức độ mở rộng luồng gió kéo theo vận tốc gió giảm, giảm hiệu quả tải khí, bụi

4.2.1.2 Sơ đồ thông gió tuần hoàn

Điều kiện hình thành: Sơ đồ thông gió tuần hoàn xảy ra khi vận tốc gió trên mặt đất lớn hơn 0,81 m/s và góc nghiêng sườn tầng của bờ khuất gió 1>150

Sơ đồ chuyển dịch của luồng gió (hình 4.3): Do sự thay đổi hướng đường giới hạn cứng của luồng gió ở điểm O và lực quán tính lớn của nó ở điểm này gây ra sự đứt dòng khỏi giới hạn cứng Theo đó luồng gió trong không gian của khu khai thác chuyển dịch ở dạng tự do với các đường giới hạn 1 và 2 Ở vị trí cao hơn đường giới hạn 1, vận tốc gió bằng vận tốc gió trên mặt đất ub Luồng gió tự do đi đến bờ hứng gió chia ra làm 2 phần Phần thứ nhất chuyển dịch dọc theo các tầng lên trên thoát ra mặt đất, phần thứ 2 ngoặt xuống phía dưới và chuyển dịch theo hướng ngược với hướng ban đầu tạo ra luồng tự do mới gọi là luồng loại 2

114

Với sơ đồ thông gió tuần hoàn trong khu khai thác có hai vùng riêng trong đó hướng chuyển dịch của các luồng gió khác nhau

Hình 4.3 Sơ đồ chuyển dịch luồng gió tuần hoàn trong khu khai thác

Vùng chủ động, hướng chuyển dịch luồng gió trong khu vực khai thác trùng với hướng gió trên mặt đất Giới hạn của luồng gió tạo với mặt ngang một góc 2 150(đường OO1), chính xác hơn góc này có thể xác định theo công thức:

- Góc nghiêng sườn tầng của bờ khuất gió khu khai thác, độ

Vùng xoáy với hướng gió chuyển dịch ngược lại (giữa vùng khuất gió và đường

4

86,8

6, 71,1

U o4

O

O 1 1

2

115

Luồng gió trong vùng chủ động (luồng tự do loại 1) có vận tốc giảm xuống theo chiều sâu Trên đường giới hạn của luồng 2, vận tốc dọc bằng 0 còn vận tốc ngang ở các vị trí khác, khác với 0

Luồng gió trong vùng xoáy (luồng tự do loại 2) được quan sát thấy mối quan hệ ngược: vận tốc gió tăng khi chiều sâu tăng lên và đạt trị số cực đại ở moong khu khai thác Trong giới hạn của đáy moong vận tốc cực đại của vùng xoáy nằm trên mặt cắt P-

P3, vị trí của nó được xác định theo hoành độ:

x,y- Toạ độ của điểm có toạ độ dọc

a - hệ số cấu tạo luồng, xác định từ thực nghiệm Khi sơ đồ thông gió tuần hoàn, với luồng loại 1, a = 0,131

Sự phân bố vận tốc trong các mặt cắt của luồng loại 2 ở đáy moong được xác định bởi biểu thức:

1 01

y ax

1

uu      , m/s (4.21) Công thức này đúng khi -1,43 ≤  ≤ 0

Ở bề mặt của bờ khuất gió vận tốc gió được xác định theo công thức:

h- Chiều cao của luồng loại 2 trong mặt cắt đi qua điểm được chọn, m;

H1- khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ mặt đất đến giao điểm của đường giới hạn luồng loại 2 OO1 với bề mặt khu khai thác, m;

x1- Hoành độ của điểm chọn trong toạ độ x1O1y1, m

Công thức đúng khi 0,4xc ≤ x1 ≤ xc

Sơ đồ chuyển dịch luồng gió đã diễn tả ở trên xảy ra khi tỷ số kích thước bề mặt đối với chiều sâu của khu khai thác không vượt quá 6 Khi tỷ số này lớn, một phần khu khai thác sẽ được thông gió theo sơ đồ tuần hoàn, còn một phần theo sơ đồ thuận

Lưu lượng gió yêu cầu để thông gió khu khai thác: Từ những điểm đã nói trên, cũng như từ hình 4-3 thấy rằng lưu lượng gió chuyển dịch qua khu khai thác bằng lưu lượng gió chuyển dịch trong lõi lưu lượng không đổi nghĩa là chỉ khí, bụi xâm nhập vào vùng lưu lượng gió chuyển dịch chủ động giữa các đường OPAK và OP1BK mới được tải ra khỏi khu khai thác Như vậy chỉ có lưu lượng gió đi qua một mặt cắt bất kỳ của lõi lưu lượng không đổi trong một đơn vị thời gian mới thực hiện được công việc thông gió khu khai thác và được xác định theo công thức:

117

0,0077 c cp B

hc- Chiều dày của luồng gió tự do trên mép trên của bờ khuất gió, m

Tính toán theo công thức (4.24) được bắt đầu từ vị trí biến dạng của luồng gió, thực tế được bắt đầu sớm hơn trước khi đến mép trên của bờ khuất gió (hình 4.3) Trị

số hc có thể đo tại khu khai thác, hay được tính theo công thức:

H - Chiều sâu của khu khai thác, m;

- Góc dốc của bờ khuất gió, độ

Việc tải khí, bụi ra khỏi khu khai thác: Như đã thấy việc tải khí bụi ra khỏi khu khai thác được thực hiện bởi lõi lưu lượng gió không đổi Sự xâm nhập khí, bụi vào lõi này xảy ra ở giai đoạn đầu từ vùng P2OP1 của luồng loại 1 Dưới đường giới hạn OP1B của lõi lưu lượng gió không đổi, khí, bụi xâm nhập vào bầu không khí khu khai thác nằm trong vùng chuyển dịch tuần hoàn Khi độ thoát khí, bụi ổn định, lượng bụi, khí xâm nhập vào bầu khí quyển trong quá trình khai thác bằng lượng tải ra khỏi khu khai thác với lưu lượng gió không đổi

Từ hình 4.4 thấy rằng với sơ đồ thông gió tuần hoàn phần lớn bề mặt công tác của khu khai thác (bờ khuất gió, đáy moong và một phần của bờ hứng gió) nằm trong vùng tác động của luồng gió tuần hoàn Khi có tác động của nguồn khí, bụi bên ngoài vào khu khai thác thì chỉ một phần chúng đi vào luồng loại 1 và được tải ra ngoài, phần còn lại nằm trong vùng liên kết giữa đường OP1B và OP2O1 nghĩa là lượng này đi qua

118

mặt cắt P1P2 Khi có thêm tác động của nguồn ô nhiễm bên trong nằm giới hạn OCP3O1B thì tất cả lượng bụi, khí đưa vào từ bên ngoài và thoát ra từ bên trong sẽ xâm nhập vào vùng tuần hoàn Lượng bụi, khí trong vùng tuần hoàn tập trung trong một đơn vị thời gian sẽ được tải đến lõi lưu lượng gió không đổi và được tải ra khỏi khu khai thác bằng lượng khí, bụi hình thành trong một đơn vị thời gian trên đoạn COP3O1B Sau đó lượng khí, bụi tập hợp trong vùng tuần hoàn sẽ giữ lại không đổi

Hình 4.4 Sơ đồ phát triển luồng tự do trước khi vào khu khai thác

4.2.1.3 Sơ đồ thông gió hỗn hợp

Dạng hình học thực tế của khu khai thác khác rất nhiều so với hai sơ đồ đã nêu Khi ấy có thể có trường hợp một phần của khu khai thác được thông gió theo sơ đồ thuận còn phần khác theo sơ đồ tuần hoàn

Thí dụ: khi kích thước của khu khai thác theo hướng gió đủ lớn việc thông gió

mỏ có thể theo sơ đồ tuần hoàn, thuận (hình 4.5) Đối với sơ đồ này giới hạn dưới của luồng loại 1 cắt đáy moong khu khai thác ở một điểm B nào đó, bên phải của điểm B (đoạn BCD) của khu khai thác được thông gió theo sơ đồ thông gió thuận

Hình 4.5 Sơ đồ thông gió tuần hoàn thuận

119

Phần khai thác ở phía trái mặt cắt A-B được thông gió tuần hoàn

Cũng có thể có những sơ đồ hỗn hợp khác: sơ đồ thông gió thuận, tuần hoàn: thí

dụ (hình 4.6) Ở phía trên khu khai thác có một phần bờ khuất gió thoải hơn (AO) được thông gió theo sơ đồ thuận, phần còn lại theo sơ đồ tuần hoàn

Hình 4.6 Sơ đồ thông gió thuận - tuần hoàn 4.2.2 Thông gió nhờ năng lượng nhiệt

4.2.2.1 Sơ đồ thông gió thuận

Lực nhiệt có ảnh hưởng rõ rệt đến thông gió khu khai thác khi vận tốc gió trên mặt đất dưới 2 m/s Vận tốc gió càng thấp ảnh hưởng của lực nhiệt càng lớn Sự chuyển dịch luồng gió đối lưu hoặc đảo nghịch trong sơ đồ thông gió đối lưu hoặc đảo nghịch phụ thuộc vào vị trị số Gradient nhiệt độ trong khu khai thác Đối với sơ đồ thông gió đối lưu: những lớp không khí nằm dưới nóng hơn được nâng lên trên mang theo lượng khí, bụi xâm nhập vào bầu khí quyển khu khai thác Đối vơi sơ đồ đảo nghịch: các lớp không khí lạnh chuyển dịch xuống dưới mang lượng khí, bụi xuống phần sâu của khu khai thác lúc này thông gió không tải khí, bụi ra ngoài mà tập trung khí, bụi xuống phần dưới của khu khai thác Nếu tập trung ở mức độ cao dẫn đến việc phải ngừng công tác khai thác mỏ

Điều kiện hình thành: Sơ đồ thông gió đối lưu hình thành khi các bờ của khu khai thác bị đốt nóng và năng lượng của luồng gió trên mặt đất nhỏ

Nhiệt từ bờ mỏ đốt nóng không khí bên trên làm không khí bị đốt nóng chuyển dịch lên trên, dẫn đến việc không khí lạnh từ trên hạ xuống chiếm chỗ tạo nên luồng gió đi từ trên xuống Nguyên nhân sự chuyển dịch đó là do nhiệt độ làm thay đổi khối lượng riêng lớp không khí trên một mặt phẳng ngang

O

A

D

Sơ đồ thông gió đối lưu được hình thành khi tốc độ gió nhỏ hơn 0,70,8 m/s, tương ứng với động năng của luồng gió trên mặt đất khoảng 0,04 kG.m/m3 Khi năng lượng của luồng gió (vận tốc gió) trên bề mặt giảm thì sự luồng gió chuyển dịch đối lưu trong khu khai thác mạnh lên

Sơ đồ chuyển dịch luồng gió: Sơ đồ chuyển dịch luồng gió đối lưu trong khu khai thác được biểu thị trên (hình 4.7)

Hình 4.7 Sự chuyển dịch luồng gió khi thông gió đối lưu

Từ hình vẽ trên ta thấy khối lượng không khí nóng dâng lên trên dọc theo các tầng do bị nén bởi khối không khí lạnh hơn đang hạ xuống Khi ấy thể tích không khí được nâng lên tăng theo chiều cao kể từ moong khu khai thác Luông gió đối lưu mạnh nhất ở vào các tầng cao nhất của khu khai thác

Vận tốc và chế độ chuyển dịch luồng gió : Do tăng khối không khí nâng lên trên dọc theo các bờ mỏ dẫn đến tăng vận tốc chuyển dịch của luồng gió hướng lên trên dọc theo các bờ mỏ theo chiều cao Vận tốc gió cực đại đạt ở mép trên của bờ mỏ, có thể tới 1,5 m/s khi chiều sâu moong khai thác đến từ 100200m

Thành phần nằm ngang của vận tốc gió luồng đối lưu có thể tính theo công thức:

121

g - Gia tốc trọng trường, m/s2;

 - Góc dốc của bờ mỏ, độ;

h - Chiều sâu của bề mặt, trên đó xác định sự chuyển dịch của luồng gió đối lưu, m;

t- Nhiệt độ bề mặt bờ nghiêng sườn tầng khu khai thác ở chiều sâu h, oC;

t - Gradient nhiệt độ thực tế, oC/m

Một trong những nguyên nhân cơ bản dẫn đến thông gió đối lưu trong khu khai thác là sự đốt nóng các bờ mỏ nhờ năng lượng mặt trời Sự chuyển dịch luồng gió đối lưu xảy ra ban ngày khi bờ Bắc được đốt nóng nhiều hơn bờ Nam Từ kết quả đó, lưu lượng gió chuyển dịch dọc bờ Bắc lên mặt đất lớn hơn và vận tốc cao hơn so với bờ Nam

Khi có những nguồn nhiệt khác như : cháy mỏ, đốt nóng ngoại sinh các bờ mỏ v.v luồng gió đối lưu có thể chuyển dịch suốt ngày đêm

Tải khí, bụi ra khỏi khu khai thác: Việc tải khí, bụi ra khỏi khu khai thác được nhờ luồng gió chuyển dịch lên dọc theo các bờ mỏ Lượng khí, bụi trong luồng gió tăng lên khi gần với bề mặt khu khai thác

Các nguồn thoát khí, bụi ở bên trong mỏ (công tác khoan, máy xúc .) ảnh hưởng chủ yếu đến việc ô nhiễm khí quyển mỏ, đặc biệt từ mặt khuất gió và nơi có vận tốc gió nhỏ Các nguồn bên ngoài không ảnh hưởng đến ô nhiễm khí quyển mỏ

4.2.2.2 Sơ đồ thông gió đảo nghịch

Điều kiện hình thành: Sơ đồ thông gió đảo nghịch hình thành khi nhiệt độ bờ

mỏ và năng lượng của luồng gió trên mặt đất nhỏ Sự chuyển dịch đảo nghịch đặc biệt mạnh khi gradient nhiệt độ âm

Để sinh ra luồng gió đảo nghịch, vận tốc gió trên mặt đất không vượt quá 0,70,8 m/s Nghĩa là động năng của luồng gió gió nhỏ hơn 0,04 KG.m/m3 Khi năng lượng của luồng gió nâng cao sẽ gây ảnh hưởng đến trạng thái nhiệt động của luồng gió

Sơ đồ chuyển dịch luồng gió: Những lớp không khí nằm gần bờ mỏ được làm lạnh, nặng hơn bắt đầu chuyển dịch xuống dưới đến đáy moong, các lớp nằm ở đáy moong nóng hơn sẽ chuyển dịch lên trên Theo sự phát triển đảo nghịch, chiều sâu của lớp không khí lạnh ở phần dưới khu khai thác sẽ tăng lên Sau một thời gian tất cả công trường của khu khai thác tràn ngập các khối không khí lạnh

122

Trên (hình 4.8) biểu thị sơ đồ chuyển dịch luồng gió trong khu khai thác, khi một phần chiều sâu của nó tràn ngập không khí lạnh Lớp không khí lạnh lấp đầy khu khai thác khi đảo nghịch gọi là lớp đảo nghịch (trên hình 4.8, chiều sâu của nó bằng h) còn giới hạn trên của nó gọi là mức đảo nghịch (mức a-a hình 4-8)

Hình 4.8 Sự chuyển dịch luồng gió khi thông gió đảo nghịch

Vận tốc và chế độ chuyển dịch luồng gió: Theo sơ đồ thông gió đảo nghịch vận tốc gió cực đại của luồng gió ở trên bề mặt của bờ mỏ không vượt quá 1 m/s Theo hướng của luồng đảo nghịch vận tốc gió sẽ giảm xuống, còn dưới mức đảo nghịch, thực tế không khí không chuyển dịch

Vận tốc trung bình của luồng gió ở mặt dốc của bờ mỏ có thể xác định gần đúng theo công thức:

ma sát các tầng đến luồng gió đi vào lớp không khí không chuyển dịch;

H - Chiều cao từ mặt đất đến lớp không khí không chuyển dịch hay là đáy moong, m;

g - Gia tốc trọng trường, m/s2;

T - Nhiệt độ tuyệt đối trung bình của không khí bao quanh khu khai thác, oK;

Tk - Nhiệt độ tuyệt đối trung bình của luồng gió chuyển dịch đến khu khai thác, oK

Sự chuyển dịch đảo nghịch có thể kéo dài với thời gian khác nhau,trong vài giờ đến vài ngày và thường xảy ra trong mùa lạnh

Chế độ chuyển dịch này gây khó khăn cho sự trao đổi không khí trong khu khai thác và có thể làm cho hàm lượng khí, bụi cao trong bầu không khí ở một khoảng cách

xa nguồn tạo ra chúng

h

123

Theo sơ đồ thông gió đảo nghịch, sự trao đổi không khí giữa lớp đảo nghịch và lớp khí quyển nằm trên cực kỳ bị hạn chế, vì vậy sự tải khí bụi ra khỏi khu khai thác thực tế không xảy ra Kết quả là dưới mức đảo nghịch điều kiện vệ sinh lao động không thuận lợi Vì vậy một trong những nhiệm vụ cơ bản của việc thông gió khu khai thác là tìm các biện pháp phá vỡ dịch chuyển đảo nghịch và khôi phục sự trao đổi không khí trong khu khai thác

4.2.2.3 Sơ đồ thông gió hỗn hợp

Trên thực tế các sơ đồ thông gió khu khai thác không hoàn toàn giống những sơ

đồ quan sát ở trên mà mang tính hỗn hợp Khi vận tốc gió gió trên mặt đất từ 2  5 m/s,

sự chuyển dịch luồng gió trong khu khai thác bị biến dạng do tác động hỗn hợp của năng lượng gió và lực nhiệt

Trong các khu khai thác sâu có thể thấy sự hỗn hợp của sơ đồ thông gió do tác động nhiệt và gió Thực nghiệm đã chứng minh rằng, thậm chí khi gió trên bề mặt đất mạnh, luồng gió vào khu khai thác không vượt quá mức sâu 150200m Dưới mức này, năng lượng gió hầu như tác động rất yếu và không gây ảnh hưởng đến sự hình thành các luồng gió mà luồng gió chỉ hình thành dưới tác động của lực nhiệt Ở phần sâu của khu khai thác, luồng gió có thể là đối lưu hay đảo nghịch Trên (hình 4.9) giới thiệu sơ đồ chuyển dịch không khí thuận - đối lưu trong khu khai thác, khi đó phần trên của nó được thông gió nhờ năng lượng gió, còn phần dưới nhờ năng lượng nhiệt Theo

sơ đồ này khí, bụi nhờ luồng gió đối lưu đưa đến vùng tác động của luồng gió thuận và

sẽ được tải ra khỏi giới hạn khu khai thác

Hình 4.9 Sơ đồ thông gió thuận - đối lưu

124

Cũng có thể có những sơ đồ hỗn hợp khác Thí dụ như nếu một bờ mỏ được làm lạnh, còn bờ khác bị đốt nóng do một nguyên nhân nào đó, có thể có sơ đồ thông gió đối lưu - đảo nghịch, như đã giới thiệu trên (hình 4.10)

Hình 4.10 Sơ đồ thông gió đối lưu - đảo nghịch 4.2.3 Thông gió nhân tạo

Thông gió nhân tạo khu khai thác mỏ lộ thiên cần thiết khi lưu lượng gió cấp cho khu khai thác không đủ để duy trì trạng thái khí quyển bình thường về vệ sinh lao động

Các trường hợp đó là: tập trung khí, bụi trong khu khai thác do giảm năng lượng gió trên mặt đất, xuất hiện gradient nhiệt độ theo chiều thẳng đứng nhỏ hơn gradient đoạn nhiệt, cường độ thoát khí, bụi cao…

Sự giảm năng lượng gió trên mặt đất là yếu tố cơ bản tạo khả năng tập trung khí, bụi trong khu khai thác Khi vận tốc độ gió trên mặt đất nhỏ hơn 2m/s, sự trao đổi không khí giữa bầu khí quyển trong khu khai thác và trên mặt đất bị giảm rất lớn

Gradient nhiệt độ theo chiều thẳng đứng xác định cường độ trao đổi không khí đối lưu trong khu khai thác Gradient đoạn nhiệt bằng 1o/100m chiều sâu thẳng đứng dẫn đến trạng thái cân bằng của khí quyển, là giới hạn giữa sự chuyển dịch luồng gió đối lưu và trạng thái không có chuyển dịch Trạng thái không gây ra sự chuyển dịch khi Gradient < 1o/100m

Để tăng cường sự trao đổi không khí cần phải:

- Chọn mặt bằng mỏ đúng hướng gió chủ đạo;

- Chọn kích thước khu khai thác hợp lý theo yếu tố thông gió;

- Tạo trên bề mặt mỏ những công trình nhân tạo để nâng cao vận tốc gió và tăng cường độ chảy rối của luồng gió;

- Thay đổi màu sắc của đất đá trên bề mặt mỏ; Sử dụng nhiệt của đất đá khi xuống sâu mỏ

125

Thông gió nhân tạo bao gồm:

- Thông gió nhờ ống đẫn và đường lò dẫn gió;

- Thông gió nhờ luồng gió tự do

Sử dụng các phương tiện thông gió nhân tạo chỉ cần thiết trong thời kỳ lặng gió

và khi xảy ra sự chuyển dịch đảo nghịch

4.2.3.1 Các công trình thông gió trên mặt mỏ

Thông gió các khu vực khai thác có thể thực hiện tốt hơn khi bố trí trên mặt mỏ những bãi thải nhằm định hướng và tăng cường độ chảy rối của luồng gió Cùng mục đích này có thể sử dụng cả nhà cửa bố trí gần khu khai thác làm tường gió (hình 4.11) cho phép tăng vận tốc gió trên khu khai thác từ 1020% Kết quả khả quan khi chiều

rộng l lớn, song chiều rộng đó phải lớn hơn chiều rộng của khu khai thác Góc  tối ưu giữa các công trình bằng khoảng 700

Hình 4.11 Sơ đồ bố trí các tường gió

4.2.3.2 Thông gió nhờ ống gió và đường lò dẫn gió

Trên (hình 4.12) giới thiệu sơ đồ thông gió khu khai thác bằng phương pháp đẩy Với phương pháp thông gió đẩy gió sạch sẽ đến tiếp cận trực tiếp vùng ô nhiễm bảo đảm việc tải khí, bụi tương đối nhanh Phương pháp này làm loãng khí, bụi và thổi lên các tầng cao hơn bay đến một vị trí khác không có người làm việc hoặc các khu vực

ít ô nhiễm hơn

l

3 2

1 1

126

Khi sử dụng phương pháp hút, thời gian thông gió sẽ lâu hơn, song ưu điểm của

nó là hút trực tiếp không khí bẩn đưa ra khỏi biên giới của khu khai thác, ngoài ra phương pháp thông gió hút không thổi tung bụi lắng đọng ở bề mặt khu khai thác như khi thông gió đẩy

Nhìn chung các phương pháp này ít hiệu quả, nên hiện nay rất ít sử dụng Có thể sử dụng nó như là một biện pháp phụ

a) Nhờ ống; b) Nhờ đường lò

Hình 4.12 Sơ đồ thông gió bằng phương pháp đẩy

4.2.3.3 Thông gió nhờ các luồng đẳng nhiệt

Luồng gió tự do truyền lan trong khí quyển, có nhiệt độ không đổi và bằng nhiệt

độ môi trường xung quanh gọi là luồng đẳng nhiệt Thực tế nhiệt độ không khí theo chiều dài của luồng đẳng nhiệt có một số thay đổi do sự đốt nóng ban đầu từ thiết bị thông gió và lại được làm nguội khi hỗn hợp thổi lên cao Vì vậy từ “đẳng nhiệt” thực

tế mang tính quy ước

Luồng gió tự do đẳng nhiệt trong các khu khai thác được tạo ra bởi các quạt gió, chủ yếu nhờ cánh quạt máy bay Hiện nay người ta hay sử dụng các loại cánh quạt và động cơ máy bay  - 18,  - 144, hay là các cánh quạt của máy bay công suất nhỏ

u u

a x D



 



uo.cp- Vận tốc gió trung bình ở tiết diện ban đầu, m/s;

o- Hệ số tính đến sự phân bố không đều vận tốc gió ở tiết diện ban đầu;

Qo- Lưu lượng gió ở tiết diện ban đầu của luồng, m3/s

Chiều dài của luồng gió được xác định theo công thức:

.

0, 095 o cp o 0,145

k cp

u u

uk.cp- Vận tốc gió trung bình ở tiết diện cuối của luồng, m/s

Đối với luồng ngang uk.cp=0,25 m/s; đối với luồng đứng uk.cp=0,6 m/s, song những giới hạn này không phải là chính xác hoàn toàn

Đường kính của luồng gió ở khoảng cách x bằng:

6,8

x

D    a x D; m (4.32)

4.3 Đánh giá điều kiện tự nhiên của các mỏ lộ thiên

Khí hậu, núi non và thảm thực vật của vùng mỏ là những điều kiện thiên nhiên

cơ bản xác định thông gió khu khai thác

Từ điều kiện khí hậu trước tiên phải biết rõ vận tốc và hướng gió, thời kỳ lặng gió, nhiệt độ đảo nghịch, nhiệt độ trong năm, lượng và đặc tính mưa, đại lượng bức xạ mặt trời…

Trị số vận tốc độ gió ngày đêm và trong năm, cũng như các số liệu về sự đảo nghịch cho phép ta xác lập thời kỳ phá hoại sự trao đổi không khí trong khu khai thác, trước tiên là thời kỳ lặng gió, cũng như thời kỳ vận tốc gió không lớn (không lớn hơn 1m/s đối với khu khai thác không sâu và không lớn hơn 2m/s đối với khu khai thác sâu) Biết được thời gian của những thời kỳ đó cho phép đưa ra yêu cầu về công nghệ khai thác, sử dụng thiết bị cơ giới hoá, vị trí và các kích thước hình học của khu khai

128

thác và làm cơ sở cho việc tính toán giai đoạn thiết kế ban đầu Thí dụ, trong năm có những thời kỳ dài tồn tại vận tốc gió nhỏ phải sử dụng phương án vận tải hạn chế việc tạo ra hàm lượng khí, bụi cao trong khu khai thác (bằng tàu điện hay băng tải) Ưu thế của vận tốc gió một hướng xác định nào đó cho phép xem xét khả năng phát triển khu khai thác dọc theo hướng này

Nếu có những thời kỳ lặng gió trong ngày đêm cần phải xem xét vấn đề tổ chức thực hiện khai thác trong các thời kỳ có tốc độ gió cao Những hướng gió có ưu thế phải được sử dụng để xác định vị trí của khu khai thác và tránh các nguồn gây ô nhiễm

từ bên ngoài (nhà máy sàng, đường đất vận tải ) Cuối cùng có thể xác định vị trí bờ khuất gió đối với khu khai thác Những số liệu về vận tốc gió là dữ liệu cơ bản để đánh giá chi tiết các thông số của các sơ đồ thông gió tự nhiên cho giai đoạn thiết kế thứ ba

Những số liệu về nhiệt độ và mưa trong vùng cho phép xem xét trước trạng thái bụi lan tỏa trong khu khai thác Lượng mưa nhỏ, sự hạ thấp nhiệt độ lớn có khả năng tạo ra lượng bụi lớn trong khu khai thác cũng như trên mặt đất

Bức xạ mặt trời, một mặt xác định nhiệt độ của đá và không khí trong khu khai thác ảnh hưởng đến sự tạo bụi, mặt khác nó xác định tính ổn định của khí quyển và sự trao đổi không khí trong khu khai thác

Núi đồi đặc trưng cho hình dạng của mặt đất trong vùng đặt khu khai thác, trước tiên xác định mức độ che phủ bờ mỏ bởi địa hình bên ngoài không bằng phẳng Sự làm yếu gió trên mặt đất phụ thuộc vào độ che phủ bờ mỏ Mức độ che phủ được xác định bởi tỷ số H/L

Trong đó:

H - Chiều cao địa hình vượt lên so với mốc ban đầu của khu khai tác;

L - Khoảng cách từ khu khai thác đến chỗ nhô cao

Vận tốc gió trên mặt khu khai thác uk phụ thuộc vào mức độ làm yếu gió P và vận tốc gió đặc trưng cho vùng quan sát uo và được xác định theo công thức:

Những số liệu về thảm thực vật trong vùng có ý nghĩa để đánh giá sự tạo bụi và

sự làm yếu luồng gió trên mặt đất Thảm thực vật dày đặc và rừng làm giảm sự tạo bụi trên mặt đất, nhưng có thể làm yếu luồng gió

129

4.4 Lựa chọn công nghệ khai thác theo yếu tố thông gió

Tính đặc biệt khoáng sản của một mỏ, trữ lượng, các tính chất và điều kiện tự nhiên là những cơ sở để thiết kế công nghệ khai thác mỏ lộ thiên Quan trọng hơn khi thiết kế khai thác mỏ cần phải tính đến ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến điều kiện khí quyển của mỏ

Nếu điều kiện khai thác cho phép sử dụng một số phương án công nghệ, phải loại trừ những phương án gây tác động xấu đến điều kiện khí quyển trong khu khai thác Các loại mỏ, hình dạng kích thước của ruộng mỏ, tuyến công tác, phương pháp khai thác và mở vỉa là những yếu tố công nghệ cơ bản xác định điều kiện khí quyển trong khu khai thác

Loại mỏ, xác định bởi điều kiện sản trạng gây ra sự ảnh hưởng chủ yếu đến thông gió khu khai thác Tương ứng với sự phân loại, người ta phân chia ra các loại mỏ sau: trên mặt bằng, sâu, đồi núi cao, thung lũng và dưới mặt nước

Loại mỏ núi cao, khoáng sàng nằm cao hơn mức bề mặt xung quanh rất thuận lợi cho thông gió tự nhiên nhưng không loại trừ trường hợp gặp phải điều kiện khó thông gió khi vị trí của mỏ nằm gần với các dãy núi bên cạnh

Loại mỏ đặc trưng bởi khoáng sàng nằm ngang hay dốc thoải với chiều sâu tương đối nhỏ không gây ra sự phức tạp trong thông gió Khi tính toán hiệu quả thông gió tự nhiên, đa số trường hợp chỉ yêu cầu một phương án, vì chiều sâu công nghệ ít thay đổi

Khó khăn nhất làm xấu hiệu quả thông gió tự nhiên là loại mỏ sâu Vì trong suốt quá trình khai thác phải không ngừng tăng chiều sâu làm giảm vận tốc gió khi gặp điều kiện không thuận lợi, khí, bụi tập trung trong bầu không khí của khu khai thác có thể vượt quá giới hạn cho phép Đối với những khu khai thác sâu khi thiết kế phải xem xét chi tiết hơn khả năng thông gió tự nhiên theo từng giai đoạn phát triển mỏ Đối với những mỏ sâu khi có sự tập trung sự ô nhiễm khí, bụi có thể cần phải sử dụng thông gió nhân tạo, đặc biệt khi xảy ra tình trạng luồng gió chuyển dịch đảo nghịch và cường

độ thoát khí, bụi mạnh

Ở những mỏ nằm trong khu vực vừa có đồi cao vừa có vực sâu, làm cho sơ

đồ thông gió theo hai loại cơ bản, một phần ở trên cao, một phần thuộc loại vực sâu

130

Hình dạng và kích thước của ruộng mỏ cũng ảnh hưởng tới thông gió mỏ: dạng công trường bị kéo dài có tỷ số chiều dài đối với chiều rộng bằng 4 hoặc hơn, dạng tròn khi chiều rộng gần bằng chiều dài, dạng các khu khai thác có trị số trung gian và những dạng phức tạp hơn Hình dạng công trường làm thay đổi hướng gió trong khoảng đã khai thác

Các thông số hình học có ảnh hưởng đến sự tồn tại sơ đồ thông gió khu khai thác Đối với loại mỏ sâu và trong một số trường hợp cả loại bằng phẳng, tỷ số chiều dài đối với chiều rộng của khu khai thác xác định sơ đồ thông gió Phụ thuộc vào tỷ số này ngưới ta chia ra những nhóm thông gió như sau: được thông gió tốt (tỷ số lớn hơn 10); thông gió yếu (610); và khó thông gió (nhỏ hơn 6)

Bề mặt, góc dốc của bờ khuất gió và kích thước đáy moong có ý nghĩa cơ bản

về mặt thông gió Như đã biết từ lý thuyết, lớp giới hạn của luồng song song phẳng, góc mở của luồng gió khoảng 150 dẫn đến khu khai thác có thể có hai sơ đồ thông gió

cơ bản nhờ gió: sơ đồ thông gió thuận khi góc dốc của bờ khuất gió nhỏ hơn 150

, với

sự tăng góc dốc, thể tích của khu khai thác tăng lên, thể tích này được thông gió bằng luồng gió ngược Góc dốc bờ mỏ được lựa chọn từ công nghệ khai thác và duy trì ổn định bờ mỏ, vì vậy khi thiết kế khai thác, phát triển mỏ phải tính toán hợp lý để bờ công tác có góc dốc nhỏ nằm về phía gió khống chế Đối với sơ đồ thông gió tuần hoàn, sự giảm kích thước đáy moong làm cho thể tích tương đối có các luồng gió ngược đi qua cao

Chiều sâu của khu khai thác là chỉ số quan trọng đối với các mỏ khai thác sâu Với sự tăng chiều sâu, phần tăng nhiệt độ theo chiều thẳng đứng của không khí có thể

là một yếu tố tích cực phát sinh các luồng gió Đối với các mỏ sâu với sự phức tạp của công tác thông gió có thể dẫn đến sự ô nhiễm nghiêm trọng khí quyển trong khu vực khai thác

Trong thực tế người ta phân loại mỏ theo kích thước của khu khai thác: rất nhỏ, trung bình, lớn và rất lớn Các khu khai thác rất nhỏ có diện tích mặt bằng dưới 0,4 km2

và sâu dưới 100m, khi có những phương tiện làm loãng cục bộ khí, bụi thì không có khả năng ô nhiễm khí quyển Những công trường còn lại loại mỏ sâu yêu cầu xác định khả năng thông gió tự nhiên

131

Các thông số đặc trưng cho tuyến công tác cũng gây ảnh hưởng đến hàm lượng khí, bụi trong bầu không khí ở các chỗ công tác Hướng tuyến (dọc theo trục dài hay trục ngắn của khu khai thác theo đường tròn đồng tâm hay theo hình e-lip) cho phép thay đổi vị trí đặt và tập trung thiết bị liên quan đến hướng gió

Tiến độ của tuyến công tác và cũng như hướng chuyển dịch của tuyến có sự ảnh hưởng đến luồng gió trong khu khai thác Sự chuyển dịch song song của tuyến từ vị trí trung gian giữa các đường giới hạn ruộng mỏ cho phép có những góc dốc bờ mỏ nhỏ giảm thể tích vùng có luồng gió ngược

Trình tự khai thác các khối đất đá mỏ và khoáng sản trên tầng xác định sự hình thành các luồng gió trong các gương của đáy mỏ Trong trường hợp đào các lớp mỏng dọc theo mặt trên của tầng hay là các block, gương khai thác được thông gió tốt khi các hướng gió bất kỳ

Trình tự bốc dỡ khối đất đá mỏ và khoáng sản ở một mức độ nào đó, ảnh hưởng đến cường độ tạo bụi Cường độ tạo bụi nhỏ nhất khi dùng máy vừa đào vừa bốc tải, cường độ tạo bụi lớn nhất khi sử dụng máy xúc, khi đó khối đất đá được đảo trộn nhiều lần

Những sự phân tích trên cho phép xác lập sự ảnh hưởng của phương pháp khai thác đến thông gió toàn bộ mỏ Phương pháp khai thác với vùng công tác không đổi toàn bộ mỏ an toàn hơn Nếu bãi thải nằm cách xa mép trên của khu khai thác thì thông gió chủ yếu theo sơ đồ thông gió thuận Nếu có vùng có luồng gió ngược thì thể tích liên tục bị giảm với sự phát triển của khu khai thác

Khi mở vỉa bằng hào ngoài cộng với sự tính toán hướng gió chủ đạo cho phép giảm vùng có luồng gió ngược, kể cả khi góc dốc của bờ mỏ lớn, đặc biệt giảm khi mở vỉa bằng hào song đôi

Khi mở vỉa bằng đường lò cho khả năng đưa gió vào các vùng không khí đọng bằng biện pháp nhân tạo, song phương pháp thông gió này cũng chỉ mang tính cục bộ

Sự ảnh hưởng lớn đến hàm lượng khí, bụi trong khu khai thác là năng suất khai thác, công tác mở vỉa và chuẩn bị

4.5 Xác định các thông số thông gió tự nhiên của mỏ

Xác định sơ đồ thông gió mỏ trong những thời kỳ phát triển khác nhau và lưu lượng gió yêu cầu thông gió mỏ là nội dung cơ bản của giai đoạn thiết kế này

Công việc được hoàn thiện theo các trình tự sau:

132

Xác định các thời kỳ trong quá trình khai thác mà mỏ có những thay đổi: góc dốc bờ mỏ, tỷ số chiều sâu đối với chiều rộng và chiều dài, cường độ và vị trí thoát khí, bụi (với sự tính toán đặc tính, mức độ, công nghệ và cơ giới hoá công tác mỏ), cũng như những yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu quả thông gió tự nhiên Đối với các thời kỳ này phải xây dựng mặt bằng khu khai thác và vẽ những mặt cắt đặc trưng (tiết diện mặt phẳng thẳng đứng) theo những hướng gió cơ bản Số mặt cắt để định hướng phải đủ để lập biểu đồ không gian về sự chuyển dịch luồng gió trong khu khai thác

Trên (hình 4.13) giới thiệu bốn mặt cắt đặc trưng của khu khai thác với những thời kỳ khai thác khác nhau theo đó là sơ đồ chuyển dịch luồng gió

Hình 4.13 Một số mặt cắt đặc trưng của khu khai thác

Đối với mỗi một thời kỳ theo mặt cắt đặc trưng tiến hành xác định sơ đồ chuyển dịch tự nhiên của luồng gió theo những điều kiện khí tượng trong năm, trước hết là vận tốc gió trên mặt đất Từ kết quả đối với mỗi thời kỳ khai thác, xác định các thời kỳ trong năm, trong đó có tính ưu việt hơn của sơ đồ khai thác về hiệu quả thông gió Thí

dụ từ (hình 4.13) thấy rằng trong thời kỳ khai thác 1 và 2, lực thông gió theo hướng gió

đủ mạnh đủ để các khu khai thác được thông gió chủ yếu theo sơ đồ thuận Vùng tuần hoàn nằm dưới đường giới hạn của luồng tự do AO (tạo với đường nằm ngang một góc

15o) ở những thời kỳ này rất nhỏ Nếu công tác mỏ chủ yếu tiến hành ở phía bên phải (bờ hứng gió) có tỷ số của chiều dài so với chiều sâu khu khai thác khá lớn sẽ không gây ra khó khăn cho công tác thông gió mỏ Tuy vậy cũng có thể xảy ra thời kỳ lặng gió và luồng gió đảo nghịch do nhiệt độ Ở thời kỳ thứ ba trên hình 4.13 thể tích vùng tuần hoàn tăng lên, sơ đồ thông gió trở thành thuận-tuần hoàn Trong thời kỳ 4 mỏ được đào sâu thêm, tỷ số chiều dài so với chiều sâu của khu khai thác giảm làm yếu sự chuyển dịch luồng gió ở phần moong khu khai thác khi đó sơ đồ thông gió hoàn toàn

A A

133

biến thành tuần hoàn Cuối cùng nguyên nhân dẫn đến sơ đồ chuyển dịch luồng gió này

có thể là do nhiệt độ khu khai thác gây ra

Trên hình 4.14 giới thiệu kế hoạch công tác mỏ trong ba thời kỳ phát triển của một khu khai thác (a, b, c), trên đó đường chấm khuất biểu thị giới hạn của vùng tuần hoàn, hướng gió được chỉ bằng mũi tên với vận tốc gió bằng 4m/s Những con số trên hình vẽ biểu thị chiều sâu khu khai thác theo các thời kỳ Ở thời kỳ đầu, diện tích của vùng tuần hoàn trên mặt bằng tương đối nhỏ (góc dốc bờ khuất gió vượt quá 150 không nhiều) dẫn đến thể tích vùng tuần hoàn nhỏ Ở thời kỳ 2, thể tích của vùng tuần hoàn tăng lên và chiếm một phần lớn khu khai thác Ở thời kỳ 3 khi chiều sâu đạt 380m, góc dốc của bờ khuất gió vào khoảng 400 Thể tích vùng tuần hoàn,vận tốc gió và hướng gió cũng được đánh giá tương tự

Hình 4.14 Xác định miền tuần hoàn gió theo các thời kỳ khai thác mỏ

Căn cứ vào vận tốc và các hướng gió chủ đạo theo mùa trong năm các chuyên gia khai thác mỏ xác định những vùng gió tuần hoàn vì trong giới hạn của vùng này sẽ

có hàm lượng khí, bụi cao

Qua vận tốc và hướng gió xác định được khả năng sử dụng thông gió tự nhiên cho các thời kỳ khai thác khi điều kiện thuận lợi Căn cứ vào sơ đồ thông gió có thể tính toán được lưu lượng gió yêu cầu vào mỏ

a II

380

290 230 105 80

I

b

134

Việc xác định sơ đồ thông gió khu khai thác và vùng tuần hoàn gió có thể tiến hành nhờ mô hình hóa, khi đó gió đi qua mô hình khu khai thác được thổi trong một ống khí động đặc biệt

4.6 Tăng cường thông gió tự nhiên cho mỏ

Tăng cường thông gió tự nhiên là mở rộng khả năng thông gió rút ngắn các thời

kỳ phải dùng thiết bị thông gió nhân tạo Phương pháp tăng cường thông gió tự nhiên cho mỏ bao gồm: lựa chọn hướng phát triển khu khai thác, vị trí bãi thải và các công trình trên mặt đất theo các hướng gió chủ đạo Việc sử dụng các phương pháp tăng cường thông gió tự nhiên nói trên đa số bị hạn chế bởi địa hình núi non của vùng và các điều kiện địa chất mỏ Nhiều khi vấn đề kinh tế cũng dẫn đến hạn chế khả năng thông gió tự nhiên Thí dụ: Việc giảm góc dốc bờ mỏ dẫn đến tăng khối lượng công tác mở vỉa và làm tăng giá thành giá thành

Để tăng cường thông gió tự nhiên việc bố trí hợp lý các bãi thải ngoài và các công trình trên mặt mỏ là công việc dễ thực hiện hơn, song những biện pháp này chỉ có thể có hiệu quả chỉ khi có một hướng gió Khi thay đổi hướng gió chúng có thể gây ra tác động như một thành chắn, làm xấu đi công việc thông gió cho mỏ Trừ khi hướng gió thay đổi nhiều (ví dụ: thay đổi một góc 900 hay hơn) Rõ ràng việc sử dụng các công trình và các bãi thải bên ngoài để tăng cường thông gió chỉ thích hợp khi có gió một hướng trong một thời kỳ dài Vấn đề này được quyết định trên cơ sở phân tích hoa gió và phải tính trước những biện pháp đề phòng sự lốc bụi vào khu khai thác từ các bãi thải ngoài

Những công trình nghiên cứu gần đây của МГИ chứng tỏ rằng, để tăng cường thông gió tự nhiên cho mỏ có thể sử dụng những tấm chắn định hướng ngang, đặt ở một chiều cao nào trên mặt đất của khu khai thác Những tấm chắn ngang có thể dịch chuyển vòng quanh khu khai thác để định hướng luồng gió vào mỏ làm giảm vùng tuần hoàn

Ở giai đoạn thiết kế này một lần nữa xem xét khả năng làm tốt bầu khí quyển

mỏ nhờ các phương pháp công nghệ Nếu thông gió tự nhiên không đủ khả năng làm loãng khí, bụi tại các nguồn tạo ra phải thay đổi công nghệ khai thác, thiết bị cơ giới hóa và tổ chức công việc trong mỏ với mục đích là giảm sự xâm nhập khí, bụi vào bầu

135

không khí mỏ Thí dụ có thể nghiên cứu áp dụng phương pháp vận tải vệ sinh hơn (tàu điện, băng tải, thủy lực,…) tránh sử dụng các dạng ô tô tự đổ làm thoát ra một lượng bụi, khí lớn, tiến hành công tác mỏ theo hướng gió, nổ mìn trong những thời điểm khi

có sự trao đổi gió trong công trường cực đại, tổ chức làm liên tục trong thời gian thuận lợi khi mà nguồn khí, bụi (tất cả hay một phần lớn của chúng) tạo ra được hòa loãng nhờ thông gió nhỏ hơn hàm lượng khí, bụi tập trung trong khí quyển mỏ

Sử dụng tất cả các biện pháp nói trên sẽ nâng cao hiệu quả làm giảm khí, bụi tại các nguồn tạo ra chúng, nâng cao hiệu quả thông gió tự nhiên trong khu khai thác Khi

có các điều kiện thuận lợi, việc sử dụng các biện pháp trên có thể hoàn toàn giải quyết vấn đề cải thiện điều kiện vi khí hậu mỏ Tuy nhiên trong với một số chu kỳ thời gian nhất định trong khu khai thác, những khu vực riêng tương đối nhỏ, những vùng khá rộng hoặc có thể toàn bộ tập trung hàm lượng khí, bụi lớn hơn mức độ cho phép để bảo đảm điều kiện công tác bình thường phải dùng biện pháp thông gió nhân tạo

4.7 Xác định các giai đoạn và phạm vi áp dụng thông gió nhân tạo

Khi đánh giá hiệu quả thông gió tự nhiên đã xác lập được trị số tiêu chuẩn về vận tốc gió trên mặt đất UK Nhỏ hơn vận tốc gió này sự trao đổi không khí trong khu khai thác dường như ngừng lại Những trị số vận tốc gió này là cơ sở ban đầu để xác định các thời kỳ sử dụng thông gió nhân tạo

Để thiết kế thông gió mỏ phải có dữ liệu gốc trong đó có bảng biến thiên vận tốc gió trên mặt đất trong năm cũng như trong ngày đêm Từ bảng thống kê vẽ các đồ thị thay đổi vận tốc gió qua các thời kỳ Qua đồ thị xác định được những thời gian có vận tốc gió thấp hơn trị số vận tốc gió tiêu chuẩn (Ub<UK), ở đây UK là tiêu chuẩn vận tốc gió thông gió tự nhiên khu khai thác UK = 1,3m/s

Hình 4.15 Đánh giá các thời kỳ phá hoại sự trao đổi

136

Nếu tốc độ gió tiêu chuẩn đối với khu khai thác đều giống nhau theo những hướng gió khác nhau, thì sự đánh giá các thời kỳ phá hoại trao đổi không khí chỉ cần tiến hành theo biểu đồ biến thiên gió trong năm hay trong ngày đêm lấy trung bình theo một hướng nào đó

Nếu vận tốc gió theo những hướng khác nhau so với vận tốc gió tiêu chuẩn khác nhau thì việc đánh giá thời kỳ thông gió bị phá hoại phải tiến hành theo biểu đồ vận tốc gió

Để đánh giá các thời kỳ phá hoại trao đổi không khí có thể sử dụng cả những số liệu riêng về sự đảo nghịch do nhiệt độ và lặng gió Những số liệu này có thể lấy ở các trạm khí tượng (hình 4.15)

Những thời kỳ phá hoại sự trao đổi không khí được xác lập theo các số liệu khí tượng cần phải đánh giá theo quan điểm thời gian kéo dài sự đình trệ đó Chỉ sử dụng thông gió nhân tạo trong trường hợp khi thời gian kéo dài của những thời kỳ này vượt quá thời gian để hạn chế sự tập trung khí, bụi trong bầu không khí mỏ đến giới hạn cho phép Thời gian kéo dài được xác bằng các công thức sau:

Đối với mùa không có gió:

g

C V t

ln(1 C Q L g )

V t

G - Lượng khí, bụi xâm nhập vào khí quyển mỏ, m3/s;

Qj - Lưu lượng gió yêu cầu thông gió cho khu khai thác tính trên một đơn vị chiều rộng của nó, m3

m s ;

L - Chiều rộng trung bình của mỏ theo hướng vuông góc với hướng gió, m Phạm vi sử dụng các quạt thông gió nhân tạo được xác định theo thể tích vùng nhiễm bẩn, hàm lượng khí, bụi vượt quá mức giới hạn cho phép

Đối với sơ đồ thông gió tuần hoàn, thể tích của vùng nhiễm bẩn có thể lấy bằng thể tích của vùng tuần hoàn và mức độ nhiễm bẩn chỉ được tính từ các nguồn nằm trong vùng này

Đối với sơ đồ thông gió đảo nghịch, thể tích vùng nhiễm bẩn bằng thể tích khoảng không gian nằm dưới mức đảo nghịch

4.8 Xác định lưu lượng gió yêu cầu để thông gió mỏ

Lưu lượng gió yêu cầu để làm loãng khí, bụi trong khu khai thác từ hàm lượng ban đầu Co đến giới hạn cho phép Cg có thể tính theo công thức:

V- Thể tích vùng nhiễm bẩn của khu khai thác, m3;

t - Thời gian thông gió, s

Lưu lượng gió này cũng có thể xác định theo công thức:

ln o g

b V C q

C- Hàm lượng khí, bụi trong luồng gió đưa vào khu khai thác

138

Hàm lượng khí bụi G trong công thức (4.38), nếu G lấy theo số đơn vị thể tích thì thể tích khí, bụi được đo trong một đơn vị thời gian, nếu G lấy theo số đơn vị trọng lượng thì trọng lượng khí, bụi được đo trong một đơn vị thời gian Lưu lượng gió q trong công thức (4.38) được tính theo đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian

Thực tế thông gió nhân tạo những mỏ lộ thiên lớn cho thấy để thông gió đạt hiệu quả, yêu cầu một lưu lượng gió đến 60.000 m3/s theo yếu tố khí độc còn theo yếu tố bụi chỉ cần 10.000  15.000 m3/s

4.9 Chọn thiết bị và vị trí đặt thiết bị thông gió

Việc lựa chọn quạt gió phải dựa vào tính toán dự báo vùng nhiễm bẩn của khu

khai thác Thể tích vùng nhiễm bẩn càng lớn, cần phải dùng các quạt gió có năng lực lớn

Khi khí quyển chung trong khu khai thác đạt yêu cầu nhờ thông gió tự nhiên nhưng có những nơi làm việc gió không đủ mang khí, bụi ra ngoài, để cải thiện bầu không khí ô nhiễm các khu vực này cần thông gió riêng (thông gió cục bộ) với việc sử dụng những quạt gió có công suất thích ứng Các quạt gió có thể đặt ở mức các tầng trên hay nhờ các giá đỡ đặc biệt (hình 4.16) và phải đặt ngoài vùng nhiễm bẩn Nếu không thể đo độ xa của luồng tự do bị giới hạn, thì để lấy không khí sạch có thể sử dụng ống gió

Hình 4.16 Sơ đồ bố trí quạt gió thông gió cục bộ

Bố trí các quạt thông gió cục bộ phải đảm bảo loại bỏ hoàn toàn hay hạn chế tối

đa gió bẩn tuần hoàn do đó phải tính hướng và lực gió

Khi thể tích vùng bị nhiễm bẩn cục bộ lớn, để thông gió cần phải sử dụng quạt gió loại OB và ABK Một trong những sơ đồ thông gió với sử dụng quat gió này được giới thiệu trên (hình 4.17) Việc sử dụng sơ đồ này cho phép làm sạch vùng đọng khí, bụi có thể tích khoảng 25 triệu m3 và sâu 100m trong thời gian 45 phút

139

Vị trí đặt các quạt gió phụ thuộc vào sơ đồ thông gió mỏ, hướng gió, dạng hình học khu khai thác, mức độ và đặc tính nhiễm bẩn (tuần hoàn, đảo nghịch trong toàn bộ thể tích hay một phần của khu khai thác và số quạt gió công tác liên hợp)

Các quạt gió có thể đặt cố định hoăc di động Trong khu khai thác, các quạt gió

di động thích hợp hơn, công tác của chúng sẽ tốt hơn tùy theo hướng gió và cũng có thể đặt chúng trong vùng đang tiến hành các công tác chủ yếu hiệu quả sẽ đạt cực đại Số quạt gió di động yêu cầu cho mỏ thường ít hơn so với đặt cố định Các quạt gió đặt cố định sử dụng chỉ khi kích thước khu khai thác nhỏ

Lựa chọn vị trí đặt quạt gió cần phải đảm bảo mở rộng nhất luồng gió do quạt tạo ra, có nghĩa để thông gió hiệu quả phải sử dụng được luồng gió mở rộng, đi xa và lưu lượng gió cực đại còn năng lượng tổn thất nhỏ nhất

Tổn thất cực tiểu của luồng ngoài khu khai thác tương ứng với vận tốc gió cực tiểu, đó là vận tốc gió của luồng gió đi ra khỏi khu khai thác Song vận tốc gió này không nhỏ hơn vận tốc gió bảo đảm cho việc tải khí, bụi (khoảng 0,5m/s)

Người ta phân chia các sơ đồ thông gió mỏ như sau:

Sử dụng một quạt gió đặt trên mặt đất, ở mức thông gió trung gian và ở moong khu khai thác;

Sử dụng một số quạt gió làm việc: nối tiếp, song song dạng quạt, hỗn hợp

Hình 4.17 Sơ đồ thông gió với quạt cục bộ dùng ống gió

Các quạt gió khi công tác liên hợp cũng như độc lập có thể đặt trên mặt đất, ở mức thông gió trung gian, ở moong khu khai thác

Sơ đồ thông gió bằng một quạt gió được sử dụng để đào hào hoặc khi kích thước vùng nhiễm bẩn của khu khai thác nhỏ

140

Khi mỏ nông quạt gió được đặt trên mặt đất (hình 4.18a) Sơ đổ này hợp lý khi khoảng cách của mỏ theo hướng tác động của luồng gió do quạt tạo ra nhỏ hơnđộ xa của luồng gió đảm bảo tải khí, bụi vượt khỏi khu khai thác lên mặt đất Hướng gió trên mặt đất được chỉ bằng mũi tên

Khi khu khai thác sâu hơn đặt quạt gió ở mức trung gian để thông gió tích cực cho phần dưới khu khai thác là thích hợp Nếu khu khai thác có sơ đồ tuần hoàn (hình 4.18b) phải đặt quạt gió trên vùng tuần hoàn ở đây khí quyển đủ sạch, còn hướng gió do quạt tạo ra phải trùng với hướng gió trong vùng tuần hoàn (nghĩa là ngược với hướng gió trên mặt đất) Nếu khu khai thác có sơ đồ thông gió thuận (hình 4.18c) thì hướng gió do quạt tạo ra phải trùng với hướng gió trên mặt đất

Hình 4.18 Thông gió mỏ bằng quạt gió độc lập

Hình 4.19 Thông gió nhờ quạt gió đặt ở đáy mỏ

Khi khu khai thác sâu và bị giới hạn bởi mặt bằng quạt gió được đặt ở moong khu khai thác (hình 4.19) Khi đó luồng gió do quạt tạo ra phải khá mạnh để đảm bảo việc tải khí, bụi ra khu khai thác Mức độ ô nhiễm không khi mỏ tùy độ cao vùng lan

a

b

c

z n

R U U

R - Đường kính của luồng ở chiều cao z tính từ moong khu khai thác, m;

Uz- Vận tốc gió trung bình trong luồng gió ở chiều cao z, m/s;

y -Khoảng cách từ trục luồng gió theo chiều ngang ở chiều cao z, m

Vận tốc gió ngang của các lớp không khí của các tầng khai thác cần thiết để đủ tải khí, bụi vào khoảng 0,15  0,25m/s Nếu vận tốc gió nhỏ hơn phải chuyển sang sơ

đồ thông gió với công tác liên hợp của một số quạt gió

Sơ đồ thông gió nhờ một số quạt gió được sư dụng khi thông gió cho khu khai thác có chiều ngang hẹp Trong trường hợp này các quạt gió có thể tạo ra luồng gió đi dọc theo trục dài của khu khai thác (hình 4.20) Các quạt gió được đặt trong moong mỏ, ngoài ra còn được đặt ở mức trung gian Để tải được hết khí, bụi ra khỏi khu khai quạt gió cuối cùng phải tạo ra luồng gió đi lên

Hình 4.20 Thông gió công trường dạng khe hẹp

Khi thiết kế thông gió các hào và tầng kéo dài trên một mặt bằng, phải tiến hành kiểm tra khả năng thông gió bằng một quạt gió khi tỷ số chiều rộng trung bình đối với chiều sâu nhỏ hơn 3,5 Nếu không thể thông gió nhờ một quạt gió phải đặt nối tiếp quạt gió khác, khoảng cách giữa các quạt gió được xác định theo công thức:

0, 095 o 0,145

c

u u

142

d - đường kính bánh công tác của quạt gió, m;

uc - vận tốc gió cho phép nhỏ nhất, lấy trung bình theo tiết diện của luồng m/s, (theo điều kiện tải bụi vận tốc gió nhỏ hơn 0,25m/s);

a - hệ số cấu tạo luồng gió (0,07  0,08)

Trên hình 4.21 giới thiệu các phương án đặt quạt gió kiểu cách quạt tạo ra luồng gió đi ngang và đi lên do S.S Filatốp đề xuất Luồng gió đi ngang với góc nghiêng so với mặt nằm ngang dưới 20ovà có thể tạo ra nhờ các thiết bị AN – 20KB và HK0 12KB: khi ấy chiều sâu thẳng đứng của khu khai thác không được lớn hơn 115 và 187m Luồng đi lên thẳng đứng có thể tạo ra nhờ quạt gió cánh quạt máy bay (ABK) hay là quạt gió tạo ra những luồng gió đối lưu Khi khu khai thác rất sâu, một quạt gió không đảm bảo luồng gió đi lên đến mặt mỏ có thể đặt nối tiếp trên bờ mỏ (hình 4.22)

Hình 4.21 Các sơ đồ đặt quat gió thông gió đi ngang và đi lên nhờ các thiết bị công

tác nối tiếp Luồng gió đi lên cần phải có một vận tốc đủ ở đầu ra khỏi công trường để tải khí, bụi và không được nhỏ hơn 0,5m/s Vị trí của các luồng đi lên phải tính toán phù hợp với luồng gió trên mặt đất nhằm loại trừ bụi rơi trở lại vào khu khai thác Thí dụ nếu hướng gió thay đổi ngược với chiều mũi tên chỉ một phần bụi được tải ra khỏi khu khai thác, phần bụi còn lại rơi vào mỏ(xem hình 4.22) Để không xảy ra điều này, yêu cầu chuyển quạt gió tạo ra luồng gió đi lên sang bờ trái và thay đổi hướng công tác của quạt gió tao ra luồng ngang N.Z Bitkolôp và V.S Nikitin nghiên cứu chứng minh rằng

143

khi đặt quạt gió ở các tầng trên của khu khai thác tạo ra luồng gió sạch đi xuống có hiệu quả hơn

Hình 4.22 Thông gió mỏ lộ thiên sâu nhờ luồng nối tiếp đi lên

Trên hình 4.23 giới thiệu các phương án công tác nối tiếp hai quạt gió trong mỏ

lộ thiên sâu theo N.Z Bitkolop và V.S Nikitin Phương án (a) bảo đảm cấp không khí sạch từ mặt đất đến phần sâu của khu khai thác khi không có gió Trường hợp theo phương án (b-2) là đặt quạt gió để tăng cường trao đổi gió vùng tuần hoàn ở moong và các tầng dưới bề mặt của khu khai thác khi gió trên mặt hướng theo chiều chỉ Theo hình vẽ, hướng của luồng gió do quạt gió tạo ra trong vùng tuần hoàn trùng với hướng gió trong vùng Nếu kích thước hình học của mỏ lớn, số quạt gió có thể tăng lên

Hình 4.23 Thông gió mỏ sâu nhờ hai quạt công tác nối tiếp

Công tác song song và rẻ quạt của các quạt gió được sử dụng khi kích thước của vùng nhiễm bẩn trong mặt bằng vượt quá kích thước ngang của luồng gió được tạo ra bởi quạt gió Khi bố trí các quạt gió phải lựa chọn chỗ đặt quạt để hội tụ các luồng gió hoặc bảo đảm mở rộng luồng lớn nhất trước khi các luồng gió hội tụ (trong giới hạn khoảng cách tính toán) Khi đặt các quạt hình rẻ quạt, góc giữa các luồng gió không

3, 4, 5 làm việc, khi gió đến từ góc 1/4 thứ tư thì các thiết bị 2, 3, 4, 5 làm việc

Phụ thuộc vào hướng gió trong giới hạn của mỗi một phần tư mặt phẳng một số quạt có thể không phải làm việc

Hình 4.24 Sơ đồ công tác rẽ quạt của các quạt gió

Công tác hỗn hợp các quạt gió được sử dụng khi sử dụng quạt chỉ nối tiếp hay song song (rẻ quạt) không bảo đảm thông gió khu khai thác hiệu quả Thí dụ có thể hỗn hợp luồng gió thẳng đứng mạnh với một số luồng ngang được tạo ra bởi các quạt yếu hơn để tăng cường tải khí, bụi trong mặt phẳng ngang đến luồng gió thẳng đứng hình 4.25 Có thể sử dụng những sơ đồ công tác hỗn hợp khác của các quạt gió

Hình 4.25 Sơ đồ thông gió hỗn hợp nhờ các luồng thẳng đứng và ngang

1 2

3 4

5

I II

145

Nếu khu khai thác có các đường lò, chúng cũng có thể được sử dụng để thông gió mỏ Một số sơ đồ có thể thông gió tốt được giới thiệu trên (hình 4.26 và hình 4.27), trong đó sơ đồ thông gió đẩy hiệu quả hơn.Trong trường hợp này, luồng gió tự do được tạo ra sau khi ra khỏi đường lò vào công trường (hình 4.27) tăng nhanh bán kính hoạt động theo đó một lượng không khí bẩn được mang ra ngoài mỏ và lượng này lớn hơn

so với thông gió hút (hình 4.26) vì không tạo ra luồng tự do khi gió hút vào đường lò

Hạn chế của những phương pháp này là không thể đẩy hoặc hút được một lượng gió lớn theo các đường lò

Hình 4.26 Sơ đồ thông gió hút nhờ đường lò

Hình 4.27 Sơ đồ thông gió đẩy nhờ đường lò

Khi công tác song song hay rẻ quạt, số quạt gió có thể được xác định gần đúng theo công thức:

b

B

Trong đó:

Lcp- Chiều dài trung bình của luồng gió được tạo ra bởi một quạt gió, m

Số quạt gió cần thiết để thông gió mỏ, theo S.S Filatop phụ thuộc vào trị số động năng Ek cần thiết để làm chuyển dịch không khí trong thể tích của khu khai thác (hay của vùng nhiễm bẩn) và trị số động năng của quạt gió Eb làm việc Khi sử dụng nguyên tắc này, số quạt gió có thể xác định theo công thức:

b

k E

t m

2 2

uk- Vận tốc gió tối thiểu nơi làm việc trong khu khai thác (lấy bằng 0,25m/s), m/s;

m - Lưu lượng gió(theo trọng lượng) trong luồng gió đi ra khỏi thiết bị, kg/s;

no- Vận tốc gió trung bình luồng gió trong mặt phẳng quay cánh quạt, m/s;

 - hệ số áp suất động (=4,06);