Thông gió mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh: Hiện trạng và giải pháp

Công nghệ Laser 3D trong khai thác than
Hệ thống hóa định mức vật tư trong khai thác than
Hệ dung dịch Bentonit trong khoan thăm dò than Quảng Ninh
Khánh thành phòng thí nghiệm khả năng tự cháy của than
Hiện đại hóa công nghệ trong ngành khai khoáng
Ứng dụng công nghệ đào, trục tải tại mỏ than Núi Béo

Thông số chủ yếu đặc trưng cho hiện trạng thông gió mỏ

Mạng gió mỏ là hệ thống phức tạp với các thông số định tính và định lượng liên quan với nhau như sơ đồ và phương pháp thông gió, độ xuất khí, sức cản đường lò, sự phân phối gió…. Điều này có thể thực hiện được trên cơ sở phân tích chế độ công tác của các quạt gió và thực trạng mạng gió để xác định các thông số chủ yếu sau đây:

(1) Số trạm quạt gió chính (n) và loại quạt đang sử dụng.

(2) Tổng công suất động cơ các quạt gió chính hoạt động (N, kW).

(3) Lưu lượng gió sạch cần đưa vào mỏ (QycM, m3/s).

(4) Lưu lượng gió thực tế các quạt tạo ra (Qq, m3/s).

(5) Lưu lượng gió thực tế đưa vào mỏ (Qm, m3/s).

(6) Hệ số rò gió ngoài (ở trạm quạt và khu vực rãnh gió): kT.

Khi đánh giá mức độ đảm bảo thông gió mỏ thông qua các các thông số nêu trên nhất thiết cần quan tâm đến mức độ chứa và xuất khí ở mỏ, sản lượng khai thác trong một ngày đêm (A, T/ng-đ)... Kết quả đánh giá này phục vụ cơ sở tính toán, lựa chọn các quạt gió đáp ứng yêu cầu thông gió cho từng giai đoạn phát triển công tác mỏ.

Ngoài các thông số nêu trên, cần xem xét một số chỉ tiêu đánh giá mức độ đảm bảo lưu lượng gió mỏ như sau:

(1) Suất lưu lượng gió cho 1000T than khai thác qt, m3/(s.1000T).

(2) Hệ số đảm bảo lưu lượng gió theo sản lượng khai thác và độ xuất khí, Ksl. (Hệ số Ksl là tỷ lệ giữa lưu lượng gió thực tế vào mỏ và lưu lượng gió theo tính toán).

Mức độ đảm bảo lưu lượng gió của các trạm quạt tại các mỏ than hầm lò 

Từ số liệu khảo sát và tiến hành tính các hệ số nêu trên đối với 11 mỏ than chủ yếu vùng Quảng Ninh, cho thấy, hệ số Ksl có giá trị trung bình là 1,40 (cao nhất bằng 1,60 và nhỏ nhất là 0,97). Như vậy, trong nhiều mỏ ở tình trạng thiếu gió sạch, dù trên thực tế tốc độ gió trong các đường lò vẫn không thấp hơn giới hạn cho phép theo Quy phạm an toàn.

Cũng theo số liệu khảo sát ở các mỏ này, độ rò gió tại khu vực trạm quạt và rãnh gió trung bình bằng 18% lưu lượng gió sạch vào mỏ (lớn nhất- 31% và nhỏ nhất- 13%).

Yêu cầu về lưu lượng gió cho các hộ tiêu thụ và toàn mỏ

Thứ nhất: Các hộ tiêu thụ gió trong mỏ khai thác hầm lò: Không khí đưa vào mỏ sử dụng để thông gió cho các hộ tiêu thụ: các gương khai thác, các khu khai thác dự phòng, các gương lò đào, các hầm trạm và lượng gió rò. Các hộ tiêu thụ có thể phân thành 2 nhóm: nhóm hộ tiêu thụ chính (gồm các gương khai thác và gương lò đào) và nhóm hộ tiêu thụ gió thứ yếu (các hộ tiêu thụ còn lại). Tỷ lệ lưu lượng gió thực tế với lưu lượng gió yêu cầu đối với mỗi hộ tiêu thụ gió phản ánh mức độ đáp ứng thông gió mỏ.

Thứ hai: Mức độ huy động các lò chợ hoạt động và thi công các gương lò đào ở mỏ: Với mức độ triển khai áp dụng công nghệ khai thác mới, ở một mỏ sản lượng than của lò chợ tính trung bình sẽ tăng thêm khoảng 30- 35%. Tuy nhiên, do yêu cầu tăng sản lượng than hầm lò, mỗi mỏ vần cần huy động khoảng chục lò chợ hoạt động đồng thời; tương ứng với mỗi lò chợ hoạt động vẫn phải duy trì thi công đào 2 - 3 gương lò.

Thứ ba: Phân phối lưu lượng gió cho các hộ tiêu thụ trong các mỏ than hầm lò Quảng Ninh: Trung bình lưu lượng gió phân bố tại các lò chợ chiếm tỷ lệ gần một nửa tổng lưu lượng gió toàn mỏ. Lưu lượng để thông gió cho các gương lò khi đào Qcb chiếm tỷ lệ không cao. Với công nghệ khai thác và đào đường lò hiện tại, lưu lượng gió cần thiết cho lò chợ trung bình gấp 3 - 4 lần lượng gió vào gương lò thi công. Tổng lượng gió cho các hộ tiêu thụ gió khác còn lại bằng khoảng 1/4 lưu lượng gió chung của mỏ.

Theo tài liệu chuyên ngành, tỷ lệ lưu lượng gió ở các hộ tiêu thụ như sau: lưu lượng gió cho các lò chợ cũng như các lò chuẩn bị khoảng 30% và để duy trì tồn tại môt số đường lò - 23% tổng lượng gió toàn mỏ.

Khi tiến hành so sánh số liệu khảo sát nêu trên với kết quả tính toán lưu lượng gió yêu cầu cho từng hộ tiêu thụ cho thấy, trong các lò chợ lưu lượng gió thực tế mới đạt khoảng 80%.

Thứ tư: Lưu lượng gió chung để thông gió cho các mỏ: Trong các năm tới, các mỏ hầm lò tăng sản lượng khai thác và chuyển diện sản xuất ở các mức sâu hơn. Lưu lượng gió chung cần đưa vào mỏ phụ thuộc vào sản lượng khai thác, hạng mỏ về khí nổ cũng như mức độ phân tán các vị trí công tác mỏ. Sơ bộ có thể đưa ra kết quả: Để đảm bảo thông gió cho mỏ có khí hạng III với sản lượng 2 Tr.T/năm, cần thiết phải đáp ứng lưu lượng gió chung đi vào mỏ không dưới 450 m3/s. Đây là cơ sở cần quan tâm khi xây dựng kế hoạch trang bị các quạt gió chính hợp lý đối với mỏ thiết kế mở rộng hoặc mỏ xây dựng mới.

Thứ năm: Sức cản và hạ áp chung mạng gió mỏ: Lưu lượng gió có thể điều chỉnh nhờ thay đổi sức cản Rm của mạng gió mỏ. Giá trị Rm tỷ lệ nghịch với S2,5 với S là kích thước tiết diện đường lò. Để giảm sức cản đường lò xuống 10% cần mở rộng tiết diện thêm 4,5- 5%; khi đó, có thể tăng lưu lượng gió cho mỏ tối đa 3,5- 4%.

Đánh giá chung, các mỏ than vùng Quảng Ninh có độ sâu khai thác chưa lớn, nên trị số sức cản và hạ áp mạng gió không cao. Do vậy, việc trang bị quạt hướng trục để thông gió mỏ được đánh giá là hợp lý, kể cả trong giai đoạn 10-20 năm tiếp theo.

Thứ sáu: Rò gió trong và ngoài ở mỏ hầm lò: Rò gió là hộ tiêu thụ gió ngoài ý muốn trong thông gió mỏ. Trong mỏ hiện tượng rò gió xảy ra tại các khu khai thác, các công trình thông gió…

Nếu lượng gió rò lớn (40- 50%) và quạt làm việc với hiệu suất thấp (hq= 0,5- 0,6), tổn thất năng lượng chiếm đến 85% điện năng cho thông gió. Khi giảm rò gió ngoài xuống 30- 40%, tổn thất điện năng giảm ở mức 75- 80%. Nếu đồng thời giảm sức cản rãnh gió Rrg và tăng hiệu suất quạt hq, tổn thất điện năng vẫn khoảng 60%.

Khi lượng rò gió ngoài ở mức 20% và hiệu suất quạt hq= 0,65- 0,7, tổn thất điện năng ở mức 40- 45%.

Giải pháp đảm bảo thông gió chung cho các mỏ hầm lò trong các năm tới

Một là: Trong các mỏ than khai thác hầm lò, cần xác định tỷ lệ phân bố gió hợp lý cho tất cả các hộ tiêu thụ của mạng gió. Lưu lượng cần thiết phục vụ thông gió cho mỏ được xác định trên cơ sở sản lượng than khai thác, hạng mỏ về khí nổ và công nghệ sử dụng trong các quá trình khai thác ở mỏ.

Lưu lượng gió đưa vào duy trì các đường lò tồn tại cần thiết kế để có thể bổ sung cho các hộ tiêu thụ chính khi cần thiết. Giải pháp đưa vào mỏ lưu lương gió tương đối lớn sẽ tạo tiền đề cho công tác an toàn về khí nổ, đồng thời cũng là một trong những biện pháp góp phần làm giảm nhiệt độ không khí mỏ và cải thiện điều kiện làm việc trong hầm lò.

Hai là: Khi mỏ có kế hoạch tăng sản lượng than và khai thác ở các mức sâu hơn, cần thiết kế hệ thống thông gió với các trạm quạt đáp ứng lưu lượng gió cho mỏ ở các giai đoạn phát triển sản xuất khác nhau. Sử dụng động cơ phù hợp với từng giai đoạn phát triển của mỏ.

Thiết bị quạt gió cần kèm theo hồ sơ kỹ thuật và thực hiện kiểm dịnh năng lực vận hành. Trạm quạt gió và đường lò dẫn gió nối với quạt phải được thi công đúng kỹ thuật để giảm tổn thất năng lượng trong rãnh gió.

Cần thay thế các quạt cũ không đủ năng lực công tác (trạm quạt VOKD-1,5 tại mức +73 ở Mạo Khê, Quạt VOKD-2,4 ở mỏ Mông Dương…).

Ba là: Định hướng nghiên cứu áp dụng các biện pháp tháo và thu khí đối với các vỉa than có khí hạng cao, để có thể tăng sản lượng khai thác than lò chợ cũng như nâng cao mức độ an toàn lao động trong khai thác hầm lò.

ĐẶNG VŨ CHÍ, NGUYỄN CAO KHẢI (TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT)