bài tập lớn môn thông gió mỏ

Khi khác thác than hầm lò ,có rất nhiều khâu cần giải quyết nh thoát nớc ,vận tải ,cung cấp điện .Một trong những yếu tố ảnh hởng quyết định đến tiến độ đào các đờng lò là công tác thông

Lời nói đầu

Hiện nay khai trờng khai thác than lộ thiên ngày càng khó khăn về diện sản

xuất ,sản lợng khai thác than lộ thiên sẽ giảm đáng kể Để hoàn thành kế hoạch

đặt ra phải tăng tỷ lệ khai thác ở các mỏ than hầm lò.Việc tăng sản lợng cũng có nghĩa là mở rộng sản xuất và tất yếu cần tăng khối lợng các đờng lò thực hiện trong mỗi năm

Khi khác thác than hầm lò ,có rất nhiều khâu cần giải quyết nh thoát nớc ,vận tải ,cung cấp điện Một trong những yếu tố ảnh hởng quyết định đến tiến độ

đào các đờng lò là công tác thông gió Thông gió phảI đảm bảo về mặt kỹ thuật

và tuân theo quy phạm an toàn ,đồng thời phải tối u về phơng diện kinh tế.Nhiệm

vụ của công tác thông gió là phải đa vào gơng lò chuẩn bị một lợng không khí sạch đủ để hoà loãng các khí độc ,khí nổ và bụi nổ xuống dới mức cho phép theo quy phạm an toàn ;mặt khác tạo ra điều kiện vi khí hậu phù hợp đảm bảo cho con ngời ,các thiế bị máy móc hoạt động

Môn học thông gió mỏ là môn học hết sức quan trọng đối với sinh viên ngành khai thác mỏ Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất trong công tác khai thác hầm lò và giúp cho những kĩ s khai thác mỏ tơng lai hiểu biết về công việc cần phải làm trong công tác khai thác hầm lò và đa ra những giải pháp hiệu quả nhất ,an toàn nhất ,tối u về phơng diện kinh tế Việc thiết kế “Thông gió mỏ”là một trong những công việc quyết định đến hiệu quả của việc khai thác cũng nh mức độ an toàn trong khai thác hầm lò

Trên đây là những nhận xét sơ bộ về công tác thiết kế Thông gió mỏ Trong quá trình thiết kế do cha có nhiều kinh nghiệm nên không thể tránh đợc những sai sót.Vì vậy rất mong sự đóng góp và bổ xung của thầy và các bạn đồng nghiệp

để em có kinh nghiệm cho những bản thiết kế sau này

35

Trong đó : +hp là chiều sâu lớp đất phủ hp = 100 m

+ hđ là chiều sâu thẳng đứng của vỉa than ,hđ = 350 m

1 giếng đứng chính

2 giếng đứng phụ

3 lò xuyên vỉa thông gió của tầng

4 lò xuyên vỉa vân tải của tầng

5 lò dọc vỉa thông gió của tầng

6 lò dọc vỉa vận tải của tầng

7 họng sáo

8 lò song song

19 lò cắt tạo lò chợ

10 lò chợ

1.2 Lựa chọn các thông số mở vỉa và chuẩn bị hợp lý:

*Diện tích tiết diện ,chu vi ,loại vì chống của các loại đờng lò mở vỉa và chuẩn bị

*Số lợng gơng lò chuẩn bị chọn là 4 gơng gồm:

+Hai gơng giếng chuẩn bị khi xuống sâu xuống tầng tiếp theo với chiều sâu

Lg = 60m

+Hai gơng lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió đi về cánh còn lại của

ruộng than tầng thứ nhất của vỉa V1 với chiều dài Ldvcb = 100 m

*Các loại công trình thông gió và vị trí đặt chúng bao gồm :

Hình 1.2 Sơ đồ thông gió đẩy

*Trong một ca làm việc thì số ngời làm việc trong gơng lò chuẩn bị lớn nhất

là 8 ngời.Và lợng thuốc nổ nổ một lần ở trong gơng lò chuẩn bị lớn nhất là 20 kg cho một lần nổ

*Vị trí hầm chứa thuốc đợc đặt ở dới ngay sát đờng lò xuyên vỉa vận tải ,và thể tích hầm chứa thuốc nổ là 30 m3

chơng 2

Lựa chọn hệ thống khai thác và các thông

số hợp lý

2.1 Lựa chọn hệ thống khai thác :

* Hệ thống khai thác là tình tự tiến hành công tác chuẩn bị và khai thác than

trong phạm vi một khu khai thác gắn kết chặt chẽ với nhau cả về không gian và thời gian

Để tiến hành công tác chuẩn bị và khai thác cụm vỉa ta chọn hệ thống khai thác cột dài theo phơng lò chợ tầng

10

986

74

35

Hình 1.3 Hệ thống khai thác cột dài theo phơng lò chợ tầng

Công tác chuẩn bị : Từ lò xuyên vỉa thông gió ,vận tải (3 và 4) ta đào về hai cánh của tầng lò dọc vỉa thông gió (5) và lò dọc vỉa vận tải (6) Sau khi các đ-ờng lò dọc vỉa thông gió và vận tải đào ra đến biên giới của khu khai thác tiến hành đào các họng sáo (7) và lò song song (8) để tạo thành cột kéo dài theo ph-

ơng.Sau khi chuẩn bị thành cột ,nối tiếp đến là mở lò cắt (9) để tạo lò chợ ban dầu

Công tác khai thác : Từ lò chợ ban đầu ở hai cánh của tầng ta tiến hành khai thác than khấu dật về trung tâm của tầng

*Sản lợng hàng năm của một lò chợ là 200000 t/năm Theo kế hoạch thì sản lợng hàng năm của mỏ là 800.000 t/năm ,do đó để đảm bảo sản lợng của mỏ thì

ta cần 4 lò chợ hoạt động đồng thời

* Các lò chợ đợc mở ở tầng thứ nhất của các vỉa V1 vàV2 Trong đó 4 lò chợ

đầu tiên hoạt động đợc tiến hành ở vỉa V2 : vỉa V2 đợc chia làm 2 lớp mỗi lớp có chiều dày là 2,8m (với 2,2m là khấu còn 0,6m còn lại thu hồi) và lớp trên khấu trớc lớp dới khoảng 100m Còn vỉa V1 thì có 1 lò dự phòng và đang chuẩn bị tiếp

lò chợ thứ 2 để đảm bảo có 4 lò chợ hoat động liên tục

2.2 Lựa chọn các thông số hợp lý của hệ thống khai thác:

*Chiều dài mỗi lò chợ là 200m ,với tiết diện là 9m2

*Công nghệ khấu than của mỏ là cơ khí hoá toàn bộ ,khấu than bằng máy khấu

*Số công nhân làm việc lớn nhất trong 1 ca sản xuất là 15 ngời

*Lò chợ đợc chống bằng giàn tự hành và công suất của máy bơm dung dịch nhũ tơng cho từng lò chợ là P = 40 kW.Và ở đầu mỗi lò chợ bố trí một hầm bơm nhũ tơng để bơm dung dịch nhũ tơng cho giàn tự hành

* Sơ đồ thông gió : Tuỳ thuộc vào số lợng và vị trí các đờng lò dẫn gió sạch vào mỏ và dẫn gió bẩn ra khỏi mỏ ,đồng thời có kể đến dạng làm việc của quạt ,sơ đồ thông gió đợc phân làm 3 nhóm chính :

Hầm bơm

nứơc

Hầm bơm nhũ t Ư ơng

8

7

6

5 4

Từ sơ đồ thông gió không gian đơn giản ta có sơ đồ tính toán thông gió nh

11

14 15

Hầm chứa thuốc nổ

Hầm bơm

Hình 1.5 Sơ đồ tính toán thông gió

3.2 Tính lợng gió chung cho mỏ:

Khi thực hiện các phơng pháp tính toán lợng không khí để thông gió chung

cho mỏ Mục đích chính là phai đảm bảo đợc nồng độ khí và bụi ,tạo ra khi nổ

mìn, đến một giới hạn an toàn cho phép Để tính lơng lợng gió chung cho mỏ ta

chọn phơng pháp tính thứ hai (tính từ trong ra ngoài) : tức là phơng pháp tính lu

lợng gió cho từng hộ tiêu thụ cộng với lợng gió rò trong mỏ là lợng gió cần đa

vào trong mỏ

Tính toán lợng không khí cần thiết để thông gió có hiệu quả cho đờng lò đợc

tính theo các yếu tố sau :

Tính toán theo số ngời làm việc đồng thời lớn nhất

Tính theo lợng thuốc nổ đồng thời lớn nhất trong gơng

Tính theo yếu tố bụi;

Tính theo tốc độ gió tối thiểu

Tính theo độ xuất khí mê tan

3.2.1 Tính lợng gió cho lò chợ hoạt động:

1.Theo số ngời làm việc đồng thời lớn nhất :

qlc1 = 4 n ,m /3 ph (3.1)

Trong đó :

4 – lu lợng gió cần cho 1 ngời trong 1 phút theo quy phạm an toàn , m /3 ph

n – số ngời làm việc lớn nhất trong 1 lò chợ , n = 15 ngời

360 là số ngày làm việc trong 1 năm của lò chợ , ngày

γt là trọng lợng thể tích của than , γt= 1,4 t m3

Tlc =

4 , 1 360

200000

ì = 476 , m3/ngày

+qtc là lợng gió sạch tiêu chuẩn cần cho 1 tấn than khai thác ra trong 1 ngày đêm, lấy theo loại mỏ nh trong bảng1.2

Bảng 1.2 Trị số q tc theo độ xuất khí mê tan tơng đối của mỏ

Loại mỏ Độ xuất khí mê tan tơng đối của mỏ (m t 24h

3

)Trị số qtc

Do khu mỏ là loại I theo khí mê tan nên qtc = 1,0 m /3 ph

qlc2 = 476 1,0 = 476 m /3 ph = 7,9 m3/s

3 Tính theo yếu tố bụi :

qlc3 = Slc Vt , m3/s (3.4)

Trong đó : + Slc là tiết diện ngang của lò chợ ,Slc = 9 m2

+Vt là tốc độ gió tối u theo nồng độ bụi trong lò chợ , Vt = 1 – 2 m/s , chọn Vt = 1 m/s

Sau khi tính lu lợng gió theo các yếu tố trên cho lò chợ ta thấy

qmax= qlc3 = 9 m3/s là lợng gió cần đa vào lò chợ

3.2.5 Tính lu lợng gió cho các đờng lò chuẩn bị :

1 Tính theo số ngời làm việc lớn nhất trong gơng lò chuẩn bị :

2 Tính theo yếu tố bụi :

qcb2 = Scb Vt , m3/s (3.9)

Trong đó : + Scb là tiết diện đờng lò chuẩn bị , m

+Vt là tốc độ gió tối u theo yếu tố bụi của đờng lò chuẩn bị :

Đối với lò dọc vỉa : qcbdv3 = 10 0,25 = 2,5 m3/s

Đối với giếng đứng :qcbgđ3 = 28 0,25 = 7 m3/s

+n là nồng độ khí Mêtan tối đa cho phép ở luồng gió thải tai cửa lò chuẩn bị ,

03 , 0

100 ì = m3/ph = 0,1 m3/s

5 Tính theo lợng thuốc nổ nổ một lần lớn nhất :

Khi thông gió đẩy lợng gió đợc tính theo công thức của V N Vôrônin:

qcb5 = 3

2

2 25

,

2

P

V b A t

ϕ

ì m3/ph (3.12)Trong đó :

t – thời gian thông gió tích cực sau khi nổ mìn , t = 30 phút

A – lợng thuốc nổ đồng thời lớn nhất ,kg

Với gơng lò dọc vỉa thì Adv = 10 kg

Với gơng giếng thì Agđ = 20 kg

V thể tích đờng lò chuẩn bị cần đợc thông gió , m3

Trong công thức trên nếu Vdl < Vgh thì V = Vdl , nếu Vdl > Vgh thì V = Vgh

ở đây : Vdl –thể tích thực của đờng lò , Vdl = S L , m3

S – tiết diện đào của đờng lò , m2

L – chiều dài đờng lò cần thông gió , m

Với đờng lò dọc vỉa than : S = 10 m2, L = 100 m

ϕ hệ số hấp thụ khí độc của đất đá khi nổ mìn , ϕ = 0,8

P – hệ số giò gió của đờng ống , chọn P = 1

Thay các giá trị vào biểu thức (1.12) ta đợc

100 10 30

25 , 2

40 20 30

25 ,

Sau khi tính lu lợng gió theo các yếu tố trên cho các đờng lò chuẩn bị thấy

qcbdv Max = 5 m3/s , qcbgđ Max = 14 m3/s là lu lợng gió cần đa vào lò dọc vỉa và giếng đứng chuẩn bị

3.2.6 Tính lợng gió chung cho mỏ :

3.3 Tính phân phối gió và kiểm tra tốc độ gió

3.3.1 Tính phân phối gió cho các đờng lò:

Để phân phối gió cho các đờng lò ta chọn phơng pháp từ trong ra ngoài , ợng gió thực tế trong đờng lò sẽ bằng :

Q tt=Qjc + ∑ Qit + ∑ Qjs m3/s (3.15)

trong đó : Qtt – lu lợng gió thực tế trong đờng lò , m3/s

Qjc –lu lợng theo yêu cầu của chính đờng lò đó

∑ Qit Tổng lu lợng gió của các hộ dùng gió phía trớc thải gió bẩn qua đờng lò đó

∑ Qjs Tổng lu lợng gió sạch cung cấp cho các bộ phận sau dẫn gió qua đờng lò đó

139 5

, 4

Vtt – Vận tốc gió thực tế trong các đờng lò, m/s

Qtt – Lu lợng gió thực tế trong các đờng lò, m3/s

Ssd – Diện tích sử dụng của đờng lò, m2

Để đảm bảo thông gió cho các đờng lò thì thoả mãn hệ thức:

Qua bảng trên ta thấy tất cả các đờng lò đều thoả mãn về khả năng thông qua của luồng gió trong điều kiện cho phép

3.4 Tính hạ áp cho các luồng gió:

3.4.1 Phơng pháp tính hạ áp chung của mỏ

Để tính hạ áp cho các luồng áp dụng công thức:

hi = hmsi +hcbi , (mmH20) (3.17)Trong đó :

hcbi – Là hạ áp của một đoạn đờng lò gây ra bởi sức cản cục bộ

S

P L

Q2

i (mmH20) (3.18)

Với:

αi – Hệ số sức cản ma sát của đờng lò thứ i

Li – Chiều dài của đờng lò thứ i, m

Pi – Chu vi của đờng lò thứ i, m

Si – Tiết diện của đờng lò thứ i, m2

Qi – Là lu lợng gió cần cung cấp cho đờng lò thứ i

Do hai luồng gió trong một vỉa có các thông số tơng tự nhau Nên ta sẽ tính hạ áp cho 3 luồng gió Kết quả tính toán đợc ghi theo bảng sau (1.4)

Bảng 1.4 Tính hạ áp cho các luồng gió :

s

m /3 1-2 R.qu¹t BT 5 60 14 10 1000 142 20164 8,47 0,847 9,3 2-3 G.g.vµo BT 5 217 16 28 21952 140 19600 1,55 0,155 1,7 3-4 L.xv-vt V.s¾t 20 180 16 18 5832 139 19321 19,1 1,91 21 4-5 L.xv-vt nt 20 125 16 18 5832 123,6 15277 10,5 1,05 11,55 5-6 L.dv-vt nt 20 1000 14 10 1000 30,9 955 26,7 0,267 29,3 6-7 L.chî D.tù

hµnh 80 200 12 9 729 30,9 955 25,2 0,252 27,77-10 L.dv-tg V.s¾t 20 1000 14 10 1000 30,9 955 26,7 0,267 29,3 10-

19 L.xv-tg nt 20 125 16 18 5832 123,6 15277 10,5 1,05 11,5519-

20 L.xv-tg nt 20 140 16 18 5832 140 19600 15 1,5 16,520-

21 G.g.ra BT 5 100 16 28 21952 142 20164 0,73 0,073 0,8 Luång giã I: 1-2-3-4-5-6-7-10-19-20-21 Tæng : 159

1-2 R.qu¹t BT 5 60 14 10 1000 142 20164 8,47 0,847 9,3 2-3 G.g.vµo BT 5 217 16 28 21952 140 19600 1,55 0,155 1,7 3-4 L.xv-vt V.s¾t 20 180 16 18 5832 139 19321 19,1 1,91 21 4-5 L.xv-vt nt 20 125 16 18 5832 123,6 15277 10,5 1,05 11,55 5-11 L.xv-vt nt 20 10 16 18 5832 61,8 3819 0,21 0,021 0,23 11-

19 L.xv-tg nt 20 125 16 18 5832 123,6 15277 10,5 1,05 11,5519-

20 L.xv-tg nt 20 140 16 18 5832 140 19600 15 1,5 16,520-

21 G.g.ra BT 5 100 16 28 21952 142 20164 0,73 0,073 0,8

Luồng gió II : 1-2-3-4-5-11-12-13-16-10-19-20-21 Tổng : 154

1-2 R.quạt BT 5 60 14 10 1000 142 20164 8,47 0,847 9,3 2-3 G.g.vào BT 5 217 16 28 21952 140 19600 1,55 0,155 1,7 3-4 L.xv-vt V.sắt 20 180 16 18 5832 139 19321 19,1 1,91 21 4-17 L.dv-vt nt 20 1000 14 10 1000 15,45 238,7 6,68 0,668 7,34

17 18 L.chợ hànhD.tự 80 200 12 9 729 15,45 238,7 6,3 0,63 6,93

18

-19 L.dv-tg V.sắt 20 1000 14 10 1000 15,45 238,7 6,68 0,668 7,3419-

20 L.xv-tg nt 20 140 16 18 5832 140 19600 15 1,5 16,520-

Lu lợng gió quạt cần tạo ra

Qq = kr.Qm , m3/s (3.19)Trong đó:

kr – Hệ số rò gió ở trạm quạt

kr = 1,25 do quạt gió đặt ở giếng có thùng kíp

Qm – Lu lợng gió cần thiết của mỏ, m3/sThay sốvào công thức (3.19) ta có:

Qq = 1,25 142 = 177,5 (m3/s)

3.5.2 Tính hạ áp của quạt:

Hạ áp của quạt đợc tính theo công thức:

hq = hm + htbq , mmH20 (3.20)Trong đó:

hm – Hạ áp chung của mỏ, hm = 159 (mmH20)

htbq – Hạ áp thiết bị quạt, mmH20

htbq = Rtbq .Qq Với:

Rtbq – Sức cản của thiết bị quạt, kà

0

=

159

142 38 , 0

= 4,28 ( m2 ) Nên

Dsb = =

44 , 0

28 , 4

3,12 (m )

Do Am≥ 2m2 nên D ≤ Dsb Chọn D = 3,12 (m)

Khi đó Rtbq = 4

12 , 3

14 , 3 05 , 0

= 0,00165 kà

htbq = 0,00165 177,52 = 51,98 ( mmH20)Vậy hq = 159 + 51,98= 210,98 (mmH20)

3.5.3 Chọn quạt gió

Sau khi ta tính đợc lu lợng gió và hạ áp cần phải có của quạt ta chọn quạt hớng trục loại 2K56 NO-24 của TRUNG QUốC sản xuất với tốc độ vòng quay của trục quạt là n = 1000 vòng/ phút

3.5.4 Xác định điểm công tác của quạt gió

Ta có ,đờng đặc tính của mỏ khi quạt làm việc :

hM = Rm Qm2 + Rtbq Qq2 = Rm Kg Qq2 + Rtbq Qq2 ,mm.H20

Trong đó : +Kg – hệ số sở hữu kể đén giảm sức cản do sự rò gió

35

40 30

25 20

160 140

120 100

80 60

40

Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn miền sử dụng hợp lý của quạt

Từ đồ thị trên ta xác định đợc chế độ công tác hợp lý của quạt là tại điểm A

có : + Lu lợng gió của quạt Qq = 177,5 m3/s

.

, kW

Trong đó : Qct – Lu lợng của quạt gió ,

hct – Hạ áp suất của quạt tạo ra , mmH20

ηq Hiệu suất quạt gió , ηq = 0,8

ηdc Hiệu suất tính đến khả năng điều chỉnh quạt cho phù hợp với

yêu cầu sản xuất , ηdc = 0,75

Nq =

75 , 0 8 , 0 120

5 , 177 98

3.6 Tính toán giá thành thông gió :

l-Đơn giá

(103, đồng)

Thành tiền(103, đồng)

N – Số ngời làm nhiệm vụ thông gió N = 12 ngời

tnăm- Số tháng làm việc trong năm tnăm = 12 tháng

lbq – Mức lơng bình quân là lbq = 3500000 đ/tháng

Thay số vào công thức (3.22) ta có :

Gltgió = 12.12.3500000 = 504000000 , đồng

3.6.3.Tính khấu hao thiết bị và các công trình thông gió.

- Chi phí khấu hao thiết bị đợc tính theo công thức sau:

Gtb=Vc.Nc + Vcb.(P1.ncb+ P2.ndF), đồng (3.23)Trong đó:

Vc : Đơn giá quạt gió chính Vc=1500.106, đồng

Nc : Định mức khấu hao quạt chính + quạt dự phòng

Nc= Nqc+NdF= 8 + 5 = 13 %

Vcb : Đơn giá quạt cục bộ Vcb=20.106, đồng

P1 : Khấu hao định mức cho 1 quạt làm việc cục bộ P1 = 8%

P2 : Khấu hao định mức cho 1 quạt làm việc cục bộ dự phòng P1 = 5%

ncb : Số quạt cục bộ sử dụng ncb= 4

ndF : Số quạt cục bộ sử dụng dự phòng ncb= 4

Eđ - Điện năng tiêu thụ hàng năm

= 4897,8 đồng/tấn

Tài lIệU tham khảO

1 Bài giảng kỹ thuật thông gió mỏ hầm lò ;Trần Xuân Hà ,Nguyễn Văn Sung

2 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Nghiên cứu phơng pháp đồ thị để tính toán

liên hợp quạt khi thông gió cho một số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

3 Kỹ thuật an toàn lao động trong mỏ hầm lò ;Trần xuân Hà, Nguyễn văn Sung