Nghiên cứu đề xuất các giải pháp hoàn thiện hệ thống thông gió chung của một số mỏ than hầm lò vùng cẩm phả quảng ninh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.67 MB, 136 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
HOÀNG QUANG HỢP
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP HỒN THIỆN
HỆ THỐNG THƠNG GIĨ CHUNG CỦA MỘT SỐ MỎ
THAN HẦM LÒ VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
HOÀNG QUANG HỢP
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP HỒN THIỆN
HỆ THỐNG THƠNG GIĨ CHUNG CỦA MỘT SỐ MỎ
THAN HẦM LÒ VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH
CHUYÊN NGÀNH: Khai thác mỏ
MÃ SỐ:
60.53.05
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. TRẦN XUÂN HÀ
HÀ NỘI - 2013
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên
cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong
luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn
Hoàng Quang Hợp
MỤC LỤC
TT
NỘI DUNG
Trang
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục bảng biểu
Danh mục hình vẽ
Mở đầu
Chương 1
1.1
ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỊA CHẤT CÁC VỈA
THAN VÙNG QUẢNG NINH
4
Đặc điểm chung về địa chất mỏ vùng than Quảng Ninh
4
1.1.1
Đặc điểm chung về địa chất mỏ
4
1.1.2
Đặc điểm các vỉa than
6
1.1.2.1
Về hình dạng vỉa
6
1.1.2.2
Phay phá, uốn nếp
7
1.1.2.3
Độ chứa than
7
Đặc điểm về độ chứa khí
8
1.2.1
Độ chứa khí
8
1.2.2
Xếp hạng mỏ
9
Nhận xét
17
1.2
1.3
Chương 2
2.1
2.1.1
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG THƠNG GIĨ MỎ TẠI
MỘT SỐ MỎ KHU VỰC CẨM PHẢ
19
Mỏ than Quang Hanh
19
Một số đặc điểm chung của mỏ than Quang Hanh
19
2.1.1.1
Cơng tác mở vỉa
19
2.1.1.2
Cơng nghệ khai thác
20
2.1.1.3
Đào lị chuẩn bị
22
2.1.1.4
Chế độ khí của mỏ
23
2.1.2
Phân tích đánh giá hiện trạng thơng gió của mỏ
23
2.1.3
Khảo sát các thơng số của mạng gió
25
2.1.3.1
Khảo sát sức cản đường lị
25
2.1.3.2
Mơ phỏng mạng gió trên phần mềm Vengrapt
32
2.1.3.3
Tính tốn lưu lượng gió u cầu cho giai đoạn hiện tại
36
2.1.3.4
Phân tích chất lượng thơng gió qua lị chợ
44
2.1.3.5
Phân tích chất lượng thơng gió qua lị chuẩn bị
46
2.1.3.6
Phân tích đánh giá chất lượng các cơng trình thơng gió
49
2.1.3.7
Chế độ làm việc của các trạm quạt gió chính
50
2.1.3.8
Nhận xét
51
Mỏ than Thống Nhất
53
Một số đặc điểm chung của mỏ than Thống Nhất
53
2.2.1.1
Cơng tác mở vỉa
53
2.2.1.2
Cơng nghệ khai thác
53
2.2.1.3
Đào lị chuẩn bị
54
2.2.1.4
Chế độ khí mỏ
55
2.2.1.5
Nhận xét
55
Khảo sát các thơng số của mạng gió
55
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.2.1
Khảo sát cấu trúc mạng gió
55
2.2.2.2
Khảo sát hệ thống sức cản đường lị
56
2.2.2.3
Mơ phỏng mạng gió trên phần mềm Vengrapt
58
2.2.2.4
Tính tốn lưu lượng gió u cầu cho mỏ
60
2.2.2.5
Phân tích chất lượng thơng gió qua lị chợ
63
2.2.2.6
Phân tích chất lượng thơng gió lị chuẩn bị
66
2.2.2.7
Phân tích đánh giá chất lượng các cơng trình thơng gió
70
2.2.2.8
Chế độ làm việc của quạt gió chính
72
2.2.2.9
Nhận xét chung
74
Mỏ than Mơng Dương
75
Một số đặc điểm chung của mỏ than Mông Dương
75
2.3.1.1
Công tác mở vỉa
75
2.3.1.2
Công nghệ khai thác
75
Khảo sát các thơng số của mạng gió
76
2.3.2.1
Khảo sát cấu trúc mạng gió
76
2.3.2.2
Khảo sát sức cản đường lị
78
2.3.2.3
Mơ phỏng mạng gió trên phần mềm Vengrapt
80
2.3.2.4
Tính tốn lưu lượng gió u cầu cho giai đoạn hiện tại
82
2.3.2.5
Phân tích chất lượng thơng gió qua lị chợ
86
2.3.2.6
Phân tích chất lượng thơng gió qua lị chuẩn bị
86
2.3.2.7
Phân tích đánh giá chất lượng các cơng trình thơng gió
88
2.3.2.8
Chế độ làm việc của các trạm quạt gió chính
89
HỒN THIỆN HỆ THỐNG THƠNG GIĨ CHUNG
92
2.3
2.3.1
2.3.2
Chương 3
CỦA MỘT SỐ MỎ KHU VỰC CẨM PHẢ
3.1
Nghiên cứu đề xuất các biện pháp hồn thiện hệ thống
92
thơng gió
3.1.1
Quan điểm về hồn thiện hệ thống thơng gió chung
92
3.1.2
Các giải pháp kĩ thuật cụ thể
92
3.1.2.1
Giải pháp thứ nhất
92
3.1.2.1
Giải pháp thứ hai
92
3.1.2.1
Giải pháp thứ ba
92
3.1.2.1
Giải pháp thứ tư
93
3.1.2.1
Giải pháp thứ năm
93
3.1.2.1
Giải pháp thứ sáu
93
3.1.2.1
Giải pháp thứ bảy
93
Xây dựng hệ thống thơng gió
93
Lựa chọn phương pháp thơng gió và vị trí đặt các trạm
93
3.2
3.2.1
quạt
3.2.2
Xây dựng sơ đồ thơng gió
94
Phương án điều chỉnh mạng gió
94
3.3.1.
Mỏ than Quang Hanh
94
3.3.1.1
Phương án điều tiết
94
3.3.1.2
Tính tốn thiết kế cửa sổ gió
94
3.3.1.3
Thiết kế chế tạo và lắp đặt cửa gió
94
3.3.1.4
Kiểm tra sự hoạt động của quạt gió chính, tốc độ gió
99
3.3
qua các đường lị
3.3.2
Mỏ than Thống Nhất
102
3.3.2.1
Phương án điều chỉnh mạng gió
102
3.3.2.2
Kiểm tra tốc độ gió qua các đường lị
102
Mỏ than Mơng Dương
102
3.3.3.1
Phương án điều chỉnh mạng gió
102
3.3.3.2
Kiểm tra sự hoạt động của quạt gió chính và tốc độ gió
115
3.3.3
qua đường lị
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
118
TÀI LIỆU THAM KHẢO
120
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT
Tên cụm từ viết tắt
Ký hiệu
1
Thủy lực đơn
2
Thủy lực di động
3
Giá khung
GK
4
Giá xích
GX
5
Giá thủy lực di động XDY
6
Lị chợ
LC
7
Phân vỉa
PV
8
Thơng gió
TG
9
Xun vỉa
XV
10
Dọc vỉa
DV
11
Khai thác
KT
12
Cơng ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên than Thống
Công ty than
Nhất – Vinacomin
Thống Nhất
13
14
15
Công ty Cổ Phần than Mông Dương - Vinacomin
TLĐ
TLDĐ
XDY
Công ty than
Mông Dương
Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên than Quang
Công ty than
Hanh - Vinacomin
Quang Hanh
Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khống sản Việt Nam
Vinacomin
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
Tên bảng
Nội dung
Trang
1
Bảng 1.1
Phân loại các vỉa than theo chiều dày
6
2
Bảng 1.2
Đặc điểm độ chứa than vùng Quảng Ninh
8
3
Bảng 1.3
Xếp loại mỏ theo độ chứa khí Mê tan tự nhiên
9
Tổng hợp kết quả xác định độ chứa khí Mê tan của
4
Bảng 1.4
các vỉa than ở mức đang khai thác trong các mỏ than
9
5
Bảng 2.1
20
6
Bảng 2.2
hầm lò vùng Quảng Ninh
Tình hình hoạt động các lị chợ mỏ than Quang Hanh
Tình hình hoạt động các lị chuẩn bị mỏ than Quang
7
8
Bảng 2.3
Bảng 2.4
9
Bảng 2.5
10
Bảng 2.6
11
Bảng 2.7
12
Bảng 2.8
13
14
Bảng 2.9
Bảng 2.10
15
Bảng 2.11
16
Bảng 2.12
17
Bảng 2.13
18
Bảng 2.14
19
Bảng 2.15
20
Bảng 2.16
21
Bảng 2.17
22
Bảng 2.18
Hanh
Trị số α phụ thuộc vào vì chống
Hệ số sức cản cục bộ đường lị
Kết quả khảo sát áp suất, lưu lượng gió và tính
sức cản đường lị mỏ than Quang Hanh
Lưu lượng gió u cầu qua các lị chợ mỏ
Quang Hanh
Lưu lượng gió u cầu qua các lị chuẩn bị mỏ
Quang Hanh
Lưu lượng gió u cầu qua các hầm trạm mỏ
Quang Hanh
22
24
25
tốn
than
than
than
Lưu lượng gió rị tồn mỏ mỏ than Quang Hanh
Lưu lượng gió cho tồn mỏ mỏ than Quang Hanh
Đánh giá chỉ tiêu lưu lượng và tốc độ gió qua các lị
chợ hiện tại mỏ than Quang Hanh
Khảo sát điều kiện vi khí hậu, chế độ khí trong lị
chợ mỏ than Quang Hanh
Kết quả khảo sát chế độ thơng gió cục bộ tại một số
gương lò chuẩn bị mỏ than Quang Hanh
Đánh giá lưu lượng và vận tốc gió ở một số gương lò
chuẩn bị mỏ than Quang Hanh
Kết quả khảo sát và đánh giá các cơng trình thơng
gió mỏ than Quang Hanh
Tình hình hoạt động các lị chợ mỏ than Thống Nhất
Tình hình hoạt động các lị chuẩn bị mỏ than Thống
Nhất
Kết quả khảo sát áp suất, lưu lượng gió và tính tốn
sức cản đường lị
28
36
40
41
43
43
44
44
46
47
48
53
54
55
So sánh kết quả tính tốn mơ phỏng lưu lượng gió
23
Bảng 2.19
24
Bảng 2.20
25
Bảng 2.21
26
Bảng 2.22
27
28
Bảng 2.23
Bảng 2.24
29
Bảng 2.25
30
Bảng 2.26
31
Bảng 2.27
32
Bảng 2.28
33
Bảng 2.29
34
Bảng 2.30
35
Bảng 2.31
36
Bảng 2.32
37
Bảng 2.33
38
Bảng 2.34
39
Bảng 2.35
40
Bảng 2.36
41
Bảng 2.37
42
Bảng 2.38
Lưu lượng gió rị tồn mỏ mỏ than Mơng Dương
83
43
Bảng 2.39
Lưu lượng gió cho tồn mỏ
83
qua lị chợ với kết quả đo đạc khảo sát thực tế
Lưu lượng gió yêu cầu qua các lị chợ mỏ than
Thống Nhất
Lưu lượng gió yêu cầu qua các lò chuẩn bị mỏ than
Thống Nhất
Lưu lượng gió yêu cầu qua các hầm trạm mỏ than
Thống Nhất
Lưu lượng gió rị tồn mỏ mỏ than Thống Nhất
Lưu lượng gió cho tồn mỏ mỏ than Thống Nhất
Đánh giá chỉ tiêu lưu lượng và tốc độ gió qua các lò
chợ hiện tại mỏ than Thống Nhất
Kết quả khảo sát điều kiện vi khí hậu lị chợ mỏ than
Thống Nhất
Kết quả khảo sát chế độ khí ở lị chợ mỏ than Thống
Nhất
Các thông số cơ bản của các quạt cục bộ mỏ than
Thống Nhất
Kết quả khảo sát chế độ thông gió và chế độ vi khí
hậu tại các gương lị chuẩn bị
Đánh giá lưu lượng và vận tốc gió ở gương lị chuẩn
bị
Kết quả khảo sát các cơng trình thơng gió mỏ than
Thống Nhất
Đặc tính kỹ thuật của quạt gió chính mỏ than Thống
Nhất
Kết quả khảo sát áp suất, lưu lượng gió và tính tốn
sức cản đường lị
So sánh kết quả tính tốn mơ phỏng lưu lượng gió
qua lị chợ với kết quả đo đạc khảo sát thực tế mỏ
than Mơng Dương
Lưu lượng gió u cầu qua các lị chợ mỏ than Mơng
Dương
Lưu lượng gió u cầu qua các lị chuẩn bị mỏ than
Mơng Dương
Lưu lượng gió u cầu qua các hầm, trạm mỏ than
Mông Dương
59
60
61
62
62
62
63
64
64
66
66
67
69
71
76
80
81
82
83
44
Bảng 2.40
Đánh giá chỉ tiêu lưu lượng và tốc độ gió qua các lị
chợ hiện tại mỏ than Mơng Dương
84
45
Bảng 2.41
Kết quả khảo sát chế độ thơng gió cục bộ tại một số
gương lò chuẩn bị
85
46
Bảng 2.42
Kết quả khảo sát điều kiện vi khí hậu tại một số
gương lị chuẩn bị
85
47
Bảng 2.43
Đánh giá lưu lượng và vận tốc gió ở một số gương lị
cục bộ mỏ than Mơng Dương
86
48
Bảng 2.44
Kết quả khảo sát và đánh giá các cơng trình thơng
gió
87
49
Bảng 2.45
Đặc tính kỹ thuật của quạt gió chính
88
50
Bảng 3.1
Tính tốn điều chỉnh cửa sổ gió cho mỏ than Quang
Hanh
93
51
Bảng 3.2
Một số chỉ tiêu của mạng gió mro than Quang Hanh
sau khi điều tiết
96
52
Bảng 3.3
Các thông số trạm quạt mỏ than Quang Hanh sau
điều tiết
98
53
Bảng 3.4
Kiểm tra tốc độ gió qua lị chợ mỏ than Quang Hanh
99
54
Bảng 3.5
Chi tiết cửa gió, cửa sổ gió và tường chắn
101
55
Bảng 3.6
Tính tốn điều tiết các cơng trình thơng gió mỏ than
Thống Nhất
102
56
Bảng 3.7
Một số chỉ tiêu mạng gió mỏ than Thống Nhất sau
khi điều tiết
105
57
Bảng 3.8
Các thông số của trạm quạt mỏ than Thống Nhất sau
khi điều tiết
106
58
Bảng 3.9
Kiểm tra tốc độ gió qua lị chợ mỏ than Thống Nhất
108
59
Bảng 3.10
Tính tốn cửa sổ điều chỉnh gió mỏ than Mơng
Dương
110
60
Bảng 3.11
Một số chỉ tiêu mạng gió mỏ than Mơng Dương sau
khi điều tiết
112
61
Bảng 3.12
Các thông số trạm quạt sau điều tiết
113
62
Bảng 3.13
Kiểm tra tốc độ gió qua các lị chợ mỏ than Mơng
Dương
114
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT
Tên hình
Nội dung
Trang
1
Hình 2.1
Mơ tả phương pháp khảo sát mạng gió
26
2
Hình 2.2
Kết quả tính tốn mơ phỏng mạng gió cụm vỉa 4-7 mỏ
than Quang Hanh
33
3
Hình 2.3
Kết quả tính tốn mơ phỏng mạng gió cụm vỉa 10-17
mỏ than Quang Hanh
34
4
Hình 2.4
Điểm làm việc hợp lý của trạm quạt +30 vỉa 6-7 khu
Đơng Nam mỏ than Quang Hanh
50
5
Hình 2.5
6
Hình 2.6
7
Hình 2.7
8
Hình 2.8
9
Hình 2.9
10 Hình 2.10
11 Hình 2.11
12 Hình 2.12
13 Hình 3.1
14 Hình 3.2
15 Hình 3.3
Điểm làm việc hợp lý của trạm quạt +70 vỉa 5,6,7 khu
Nam mỏ than Quang Hanh
Điểm làm việc hợp lý của trạm quạt cụm vỉa 10-17
mức +45 mỏ than Quang Hanh
Kết quả phân phối gió tự nhiên bằng phần mềm thơng
gió Vengrapt mỏ than Thống Nhất
Đồ thị xác định điểm công tác của quạt 2K56-N024
0
50
51
58
72
Đồ thị xác định điểm công tác của quạt BD-II-6N 17
72
Sơ đồ mạng gió mỏ than Mơng Dương
75
Kết quả tính tốn mơ phỏng mạng gió mỏ Mơng
Dương trên phần mềm Vengrapt
Đồ thị xác định điểm điểm cơng tác quạt gió chính mỏ
than Mơng Dương
Mơ hình hóa mạng gió hiện tại cụm vỉa 4-7 mỏ than
Quang Hanh sau khi điều tiết
Mô hình hóa mạng gió hiện tại cụm vỉa 10-17 sau khi
điều tiết
Điểm cơng tác của quạt gió chính mức +30 sau điều
tiết cụm 4-7 mỏ than Quang Hanh
79
89
94
95
97
18 Hình 3.6
Điểm cơng tác của quạt gió chính ở vỉa 5, 6, 7 sau điều
tiết cụm 4-7
Điểm cơng tác của quạt gió chính ở vỉa 13-17 sau
điều tiết cụm 10-17 mỏ than Quang Hanh
Kết cấu cửa gió mỏ than Thống Nhất
100
19 Hình 3.7
Kết cấu cửa sổ gió mỏ than Thống Nhất
100
20 Hình 3.8
Kết cấu tường chắn mỏ than Thống Nhất
101
21 Hình 3.9
Sơ đồ mạng gió mỏ than Thống Nhất sau khi điều tiết
104
16 Hình 3.4
17 Hình 3.5
97
98
22 Hình 3.10
23 Hình 3.11
24 Hình 3.12
25 Hình 3.13
Điểm cơng tác của quạt gió 2K56-N024 mỏ than
Thống Nhất sau điều tiết mức +52
Điểm cơng tác của quạt gió BD-II-6N017 mỏ than
Thống Nhất sau điều tiết mức +104
Mơ hình mạng gió mỏ than Mông Dương sau khi điều
tiết
Đồ thị xác định điểm cơng tác của quạt gió chính sau
điều tiết mỏ than Mông Dương
106
106
111
113
1
MỞ ĐẦU
Thơng gió cho các mỏ hầm lị nói chung và các mỏ than hầm lị nói riêng có tầm
quan trọng đặc biệt. Ngồi việc cung cấp đủ lượng khơng khí sạch cần thiết cho con
người làm việc, làm giảm nhiệt độ, làm giảm hàm lượng bụi, cải thiện điều kiện vi khí
hậu... Thơng gió trong mỏ hầm lị cịn có tác dụng hồ lỗng và đưa ra khỏi hầm lị khí
mê tan cũng như các chất khí độc khác thốt ra trong q trình khai thác, đảm bảo
ngăn ngừa tích cực các vụ cháy, nổ khí mêtan và bụi than. Quan tâm đến cơng tác
thơng gió là góp phần đảm bảo sản xuất an toàn và hiệu quả.
Trong quá trình sản xuất, các thơng số cơ bản của mạng gió như sức cản, áp
suất... ln biến động. Càng khai thác xuống sâu, quy mơ sản xuất càng tăng thì lưu
lượng, áp suất thơng gió cũng tăng theo để đáp ứng nhu cầu của sản xuất.
Việc đánh giá lại hệ thống thơng gió, thiết kế điều chỉnh lại mạng gió mỏ đáp
ứng yêu cầu về lưu lượng gió cho các hộ tiêu thụ là việc làm cần thiết và mang tính
định kỳ nhằm đảm bảo chất lượng và hiệu quả cơng tác thơng gió mỏ. Vì vậy
“Nghiên cứu đề xuất các giải pháp hồn thiện hệ thống thơng gió chung của một số
mỏ than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh” là một vấn đề thực tiễn, góp phần vào
việc đảm bảo cho công tác sản xuất được an tồn.
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo kế hoạch phát triển của Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khống sản Việt
Nam (Vinacomin), sản lượng khai thác hầm lò sẽ tăng nhanh trong thời gian tới, các
mức khai thác ngày càng sâu hơn ( một số mỏ đạt tới mức -300, -550, -600), diện sản
xuất ngày càng mở rộng, do đó hệ thống đường lò ngày càng trở nên phức tạp, các
cơng trình thơng gió bị hư hỏng , mất chức năng điều tiết gió, các đường lị thơng gió
bị nén bẹp thay đổi tiết diện làm sức cản mạng gió cùng hạ áp mỏ ngày một tăng cao.
Để phù hợp với tình hình thơng gió ngày càng khó khăn đối với mỏ than Hầm lò
khu vực Cẩm Phả cũng như việc cung cấp đủ lưu lượng gió cần thiết cho các hộ tiêu
thụ gió trong các mỏ, địi hỏi ngày càng phải hồn thiên hơn hệ thống thơng gió mỏ.
Do vậy đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp hồn thiện hệ thống thơng
gió chung của một số mỏ than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh” mang tính
cấp thiết, cần được nghiên cứu và triển khai nhằm mục đích hồn thiện hơn nữa hệ
thống thơng gió cho một số mỏ hầm lò hiện nay.
2
2. Mục đích nghiên cứu
-
Đánh giá thực trạng hệ thống thơng gió và chất lượng chế độ thơng gió của
một số mỏ than hầm lò vùng Cẩm Phả.
-
Đề xuất được các giải pháp khả thi nhằm hoàn thiện hệ thống thơng gió
chung và nâng cao hiệu quả thơng gió của các mỏ được nghiên cứu.
3. Nội dung nghiên cứu
-
Phân tích đặc điểm chung của các mỏ than hầm lò chủ yếu vùng Cẩm Phả
(Khe Chàm, Mông Dương, Thống Nhất, Quang Hanh, Dương Huy …)
-
Đánh giá hiện trạng hệ thống thông gió chung của các mỏ than hầm lị chủ
yếu vùng Cẩm Phả.
-
Nghiên cứu đề xuất các giải pháp hoàn thiện hệ thống thơng gió chung
nhằm nâng cao hiệu quả thơng gió.
4. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
-
Phương pháp đo đạc khảo sát, tổng hợp tài liệu.
-
Phương pháp thực nghiệm.
-
Phương pháp phân tích đánh giá.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
-
Để đánh giá tình hình thơng gió, luận văn có sử dụng một số phần mềm và một
số máy móc chun dụng để khảo sát tình hình thơng gió hiện tại của một số
mỏ than hầm lò khu vực Cẩm Phả, có thể áp dụng trong thiết kế và lập kế hoạch
thơng gió với các mỏ khai thác than hầm lò.
-
Từ các kết quả nghiên cứu được, đưa ra phương án, đề xuất nâng cao hiệu quả
thơng gió tại các mỏ than hầm lò nhằm đạt được các yếu tố sau:
-
-
Đảm bảo hiệu quả thơng gió
-
Cải thiện điều kiện làm việc, điều kiện vi khí hậu cho người lao động
-
Nâng cao năng suất lao động
-
Đảm bảo hiệu quả kinh tế sản xuất của doanh nghiệp
Áp dụng đối với các mỏ than khai thác hầm lò ở khu vực Quảng Ninh cũng như
đối với các mỏ than khu vực Cẩm Phả.
6. Cơ sở tài liệu và cấu trúc của luận văn
3
-
QCVN 01:2011/BCT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an tồn trong khai thác
than hầm lị.
-
PGS.TS Trần Xn Hà, TS. Lê Văn Thao (1999), Cơ sở Thiết kế thơng gió mỏ
dùng cho lớp cao học ngành khai thác mỏ, Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà
Nội.
-
Các tài liệu về địa chất, cơng nghệ khai thác, chế độ thơng gió khu Lộ Trí –
Cơng ty TNHH MTV than Thống Nhất- Vinacomin, công ty TNHH MTV than
Thống Nhất - Vinacomin, công ty CP than Mông Dương.
-
Các tài liệu nghiên cứu tại Trung tâm An Tồn Mỏ, Viện Khoa học Cơng nghệ
Mỏ-Vinacomin.
-
Các tài liệu tham khảo tại Trung tâm Nghiên Cứu Thực Nghiệm Khai Thác Mỏ.
-
Một số số liệu từ Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam.
-
Các tài liệu, bài báo, tạp chí trong và ngồi nước.
Báo cáo luận văn gồm: phần Mở đầu, 03 Chương và phần Kết luận và Kiến nghị.
Luận văn được trình bày trong 121 trang đánh máy vi tính, 25 hình vẽ và 62 bảng được
sắp xếp theo trình tự các chương.
Luận văn được hồn thành tại Bộ mơn Khai thác Hầm lị, Khoa Mỏ, Trường
Đại Học Mỏ - Địa Chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo PGS.TS. Trần
Xuân Hà.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của
PGS.TS. Trần Xuân Hà. Trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn
tơi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của Ban lãnh đạo Khoa sau Đại học, Khoa Mỏ
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, Bộ môn khai thác Hầm lị. Đặc biệt tơi nhận được sự
góp ý, giúp đỡ tận tình của các Giáo Sư, Tiến Sỹ trong Trường PGS.TS.Trần Văn
Thanh, TS. Lê Văn Thao nguyên Trưởng Ban TGTN Tập Đồn TKV… Ngồi ra tơi
cũng được sự đóng góp, giúp đỡ tận tình của Ths.Đinh Đức Quang và các đồng nghiệp
khác trong Trung Tâm An toàn Mỏ, trong Viện KHCN Mỏ. Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn
chân thành tới các thầy hướng dẫn, tới các cơ quan và các nhà khoa học, tới các đồng
nghiệp đã giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
4
CHƯƠNG 1.ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỊA CHẤT CÁC VỈA THAN
VÙNG QUẢNG NINH
1.1
Đặc điểm chung về địa chất mỏ vùng than Quảng Ninh
1.1.1. Đặc điểm chung về địa chất mỏ
Than Vùng Quảng ninh là than antraxit và bán antraxit, cấu tạo ở dạng vỉa. Các
vỉa than ở vùng Quảng Ninh chạy dài từ khu vực Đông Triều qua khu vực Mông
Dương ra tận khu đảo Cái Bầu.
Theo số liệu của Tập Đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam [10] trữ
lượng vùng than Quảng Ninh như sau:
Tổng trữ lượng địa chất:
4.049.559.000 tấn
Trong đó:
-
Vùng Hịn Gai: 740.417 nghìn tấn.
-
Vùng ng Bí: 1.346.279 nghìn tấn.
-
Vùng Cẩm Phả: 1.962.863 nghìn tấn.
Tổng trữ lượng huy động (cấp A+B+C):
2.757.139 nghìn tấn.
Trong đó:
-
Vùng Cẩm Phả: 1.291.857 nghìn tấn.
-
Vùng Hịn Gai: 422.570 nghìn tấn.
-
Vùng ng Bí: 1.042.712 nghìn tấn.
Địa tầng chứa than vùng Quảng Ninh hầu hết là dạng trầm tích hệ Triat thống
thượng bậc Nory (T3n) và các trầm tích đất phủ đệ tứ (Q). Địa tầng có cấu tạo hình đồi
núi. Các vỉa than nằm xen kẽ giữa các lớp đất đá của địa tầng chứa than. Phân bố từ lộ
vỉa đến mức –300 ¸ - 500m dưới mặt nước biển, có nơi đến 1000m.
Các vỉa than vùng Quảng ninh rất đa dạng. Đa số các vỉa có độ dốc cao, rất ít
vỉa thoải. Chiều dày vỉa trung bình 1,5¸2,5m có những vỉa dày tới 15¸30m. Cả chiều
dày và góc dốc đều biến động lớn. Các vỉa đều có uốn lượn, phay phá, kiến tạo. Nhìn
5
chung cấu tạo địa chất của than Vùng Quảng Ninh khá phức tạp. Đây là nguyên nhân
dẫn đến sự biến động của độ chứa khí trong than và gây khó khăn trong việc khai thác.
Cũng theo số liệu của Tập Đồn Cơng nghiệp Than - Khống Sản Việt Nam
[10] phân loại theo chiều dầy từ vỉa mỏng đến vỉa dày và đặc biệt dày, than vùng
Quảng Ninh có tỷ lệ chiều dày như sau:
-
Vỉa rất mỏng (Chiều dày < 0,5 m): Chiếm 5,8%.
-
Vỉa mỏng ( từ 0,5 -:- 1,2 m): Chiếm 17,0%.
-
Vỉa trung bình ( từ 1,2 -:- 3,5 m): Chiếm 42,7%.
-
Vỉa dày ( từ 3,51 -:- 15 m): Chiếm 34,0%.
-
Vỉa đặc biệt dày ( > 15 m): Chiếm 0,5%.
Trong các vỉa than trung bình có mặt từ 4 -:- 20 lớp đá kẹp tạo nên những vỉa
than có cấu trúc nội bộ thuộc loại phức tạp. Hầu như không có khu vực mỏ than nào có
loại vỉa có cấu trúc nội bộ đơn giản.
Các vỉa than thường phổ biến dạng vỉa thấu kính, hiếm gặp kiểu vỉa thấu kính
dạng lớp hoặc kiểu vỉa song song. Thường gặp hiện tượng phân nhánh tái hợp, phân
nhánh dạng đuôi ngựa, một vài nơi có kiểu phân nhánh chữ Z. Kết quả đánh giá mức
độ phức tạp về hình dạng vỉa cho thấy hầu hết các vỉa than có hình dạng từ phức tạp
đến đặc biệt phức tạp.
Than Quảng Ninh có mặt các vi thành phần Vitrinit, Fuzinit, Liplinit, các
khoáng vật sét, Pyrit, Siderit … song chủ yếu là Vitrinit chiếm 90 -:- 95% tổng số vật
chất hữu cơ. Kiểu than chủ yếu là than Claren ( than ánh) chiếm 85 -:- 100% trong các
mỏ than. Than Duren – Claren (nửa ánh) chiếm từ 8 -:- 10%, than Claren – Duren
(than nửa mỡ) chiếm rất ít từ 2 -:- 5%. Ngồi ra có các loại khác như Duren,
Cacbacgilit với số lượng không đáng kể.
Than Quảng Ninh có độ biến chất cao (Antraxit) phổ biến có nhãn 100B (A1).
Than Bảo Đài có độ biến chất cao hơn cả với nhãn 000 (A5). Than vùng Hịn Gai có
độ biến chất thấp hơn với nhãn 100B (SA).
Các chỉ số kỹ thuật chất lượng than Quảng Ninh có giá trị trung bình như sau:
6
-
Độ ẩm phân tích (Wpt) :
3 -:-7%.
-
Độ tro khơ
(Ak)
6 -:- 25%.
-
Chất bốc
(Vch) :
5 -:- 9%.
-
Lưu huỳnh
(S)
:
0,1 -:- 0,7%.
-
Nhiệt năng
(Q)
:
8000 -:- 8500 Kcal/kg.
:
1.1.2. Đặc điểm các vỉa than
1.1.2.1. Về hình dạng vỉa
Các vỉa than ở bể than Quảng Ninh có nhiều hình dạng, từ dạng lớp, dạng vỉa
đơn giản, tương đối ổn định, đến dạng vỉa phức tạp, dạng thấu kính, đặc biệt có dạng
vỉa phân nhánh đi ngựa rất phức tạp như các vỉa Dày, vỉa G ở Lộ Trí - Đèo Nai Cọc Sáu.
Theo thống kê ở 35 khoáng sàng với 568 vỉa than được khảo cứu thì dạng thấu
kính chiếm 3,3%, dạng vỉa rất phức tạp - khơng ổn định chiều dày chiếm 64,4%, dạng
vỉa phức tạp - tương đối ổn định chiều dày chiếm 25,9%, dạng vỉa đơn giản - ổn định
chiều dày chiếm 6,4%.
a. Về chiều dày vỉa
Theo chiều dày tồn vỉa có thể phân loại các vỉa than Quảng Ninh ra các nhóm sau
Bảng 1.1
Bảng 1.1. Phân loại các vỉa than theo chiều dày
Loại vỉa
Ngưỡng chiều dày (m)
Số lượng vỉa khảo cứu
Tỷ lệ %
Rất mỏng
< 0,5
32
5,78
Mỏng
0,5 - 1,0
94
16,97
Trung bình
1,0 - 2,5
237
42,78
Dày
2,5 - 15
188
33,93
Rất dày
> 15
3
0,54
7
b. Về cấu tạo vỉa
Nhìn chung ở bể than Quảng Ninh các vỉa than cấu tạo đơn giản chiếm tỷ lệ 20%
đến 30%, cịn các vỉa than có cấu tạo phức tạp đến rất phức tạp chiếm tỷ lệ từ 70%
(Mạo Khê, Bảo Đài) đến 80% (Hòn Gai - Cẩm Phả).
1.1.2.2. Phay phá, uốn nếp
Các khống sàng thường có biến động địa chất mạnh, nhiều phay phá, nếp uốn,
chiều dày và góc dốc vỉa có độ ổn định thấp, dẫn tới đặc điểm chứa khí, thốt khí có sự
khác biệt đáng kể ngay trong một vỉa hoặc trong cùng một khu vực.
1.1.2.3. Độ chứa than
Do lịch sử phát triển địa chất ở các khối cấu trúc rất khác nhau nên chiều dày
địa tầng, số lượng các vỉa than và chiều dày các vỉa than ở các khối đều khác nhau. Độ
chứa than của một khối địa chất được xác định bởi các thông số: Chiều dày tầng sản
phẩm (chiều dày địa tầng chứa than); Số lượng các vỉa than chung và số lượng các vỉa
than cơng nghiệp (có chiều dày ≥ 0,6m); Tổng chiều dày trung bình các vỉa than chung
và tổng chiều dày các vỉa than công nghiệp; Các hệ số độ chứa than công nghiệp (gcn,
%), hệ số độ chứa than theo chiều dày mặt cắt thăm dò (gmc, %), hệ số độ chứa than
theo chiều dày địa tầng (gdt, %). Độ chứa than của các vùng (khối địa chất) trình bày ở
bảng 1.2.
8
Bảng 1.2. Đặc điểm độ chứa than vùng Quảng Ninh
Chiều dày
Số lượng
Chiều dày t.bình
vỉa than
các vỉa than
γcn
γmc,
γdt,
%
%
%
11,2
3,2
Vùng
tầng sản
than
phẩm (m)
Bảo Đài
150-700
6-15
1-3
9-38
4-32
0,5-13
Mạo Khê
700-2900
6- 61
2-37
8-167
3-95
0,5-6,6
300-1800
3-26
3- 19
24-120 20-107
2000
23
16
HịnGai Cẩm Phả
Cái Bầu
1.2
Chung
Cơng
nghiệp
Chung
27
Cơng
nghiệp
15
1-32
3,3
11,9
2,4
3,3
Đặc điểm về độ chứa khí
1.2.1 Độ chứa khí
Độ chứa khí mêtan trong khống sàng than vùng Quảng Ninh biến động rất
mạnh theo vùng. Trong mỗi vỉa độ chứa khí cũng biến động mạnh theo mặt ngang.
Trong tồn vùng có 03 khu vực có độ chứa khí cao bao gồm:
- Khu Vực Mạo Khê, chủ yếu một số vỉa 6,7,8,9 Cánh Bắc Công ty Than Mạo
Khê. Độ chứa khí dao động từ 0,017 đến 6,28 m3/Tkhốicháy
- Khu Ngã Hai bao gồm: một số vỉa của Cty Than Quang Hanh, Khu Yên Ngựa
Công ty Than Thống Nhất, Một số vỉa Công ty Than Dương Huy, Cơng Ty TNHH 1
thành viên E35. Độ chứa khí dao động từ 0,02 đến 8,37 m3/Tkhốicháy
- Khu Khe Chàm bao gồm một số vỉa của Công ty than Khe chàm. Độ chứa khí
dao động từ 0,007 đến 6,29 m3/Tkhốicháy
Các khu vực cịn lại nhìn chung độ chứa khí thấp bao gồm:
- Khu Vàng Danh Yên tử gồm các Mỏ Vàng Danh, Nam Mẫu, độ chứa khí rất
thấp dưới 0,15 m3/Tkhốicháy
9
- Khu vực Hòn Gai gồm các Mỏ Hà Lầm, Cao Thắng, Giáp Khẩu, Thành Cơng,
Hà Ráng, Hồnh Bồ. Độ chứa khí thấp dưới 2 m3/T khốicháy
1.2.2 Xếp hạng mỏ [2]
Phương pháp xếp hạng mỏ chia mỏ ra làm 4 hạng theo độ chứa khí tự nhiên của
vỉa. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về An toàn trong khai thác than hầm lò QCVN
01:2011/BCT của Việt Nam cũng đã sử dụng cách phân loại này để xếp hạng mỏ.
Hạng mỏ cũng được chia thành 4 loại như bảng 1.3 sau:
Bảng 1.3: Xếp loại mỏ theo độ chứa khí mêtan tự nhiên
Độ chứa khí mêtan tự nhiên
Loại mỏ
của vỉa than (m3/TKC)
I
< 2,5
II
Từ 2,5 đến < 4,5
III
Từ 4,5 đến < 8
Siêu hạng
≥8
Tổng hợp kết quả xác định độ chứa khí mêtan của các vỉa than ở mức đang khai
thác của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh được đưa trong bảng 1.4
Bảng 1.4: Tổng hợp kết quả xác định độ chứa khí mêtan của các vỉa than ở mức
đang khai thác trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh [11]
Tên cơng
ty
1
Vị trí lấy mẫu
Mức
2
3
4
5
Dọc vỉa than
0
0,42000
Lị chợ
(-25/+30)
0,51400
Dọc vỉa than
-80
0,67198
Dọc vỉa than
-25
1,17000
Mạo
Khê
Độ chứa khí,
Tên vỉa
6
7
m3/TKC
10
Dọc vỉa than
-25
2,53000
Dọc vỉa than
-80
3,4000
Lò chợ
-25/+30
0,01721
Lò chợ
(-80/-25)
050300
Dọc vỉa than
-25
3,28000
Lò chợ
-40
4,65200
Lò chợ
-70
4,69200
Dọc vỉa than
-80
6,28000
Dọc vỉa than
-25
0,29300
Dọc vỉa than
-80
0,73800
Dọc vỉa than
-20
1,74900
Dọc vỉa than
-70
2,01000
Dọc vỉa than
-25
0,16000
Lò chợ
-40
0,57300
Dọc vỉa than
-60
2,17200
Dọc vỉa than
-10
0,10100
Lò chợ
-40
0,11500
VH10CĐ
Dọc vỉa than
-80
1,04800
V9CĐ
Dọc vỉa than
-80
1,76600
Dọc vỉa than
-60
0,32700
Dọc vỉa than
-80
0,92300
Dọc vỉa than
30
0,06400
Lò chợ
-70
0,10300
8
9Đ
9b
V10 ĐB
V9 ĐB
V112 CĐ
Mông
Dương
VII11CĐ
Mông
Dương
VK8CT
VII11VM
11
Dọc vỉa than
-20
1,74900
Dọc vỉa than
-70
2,01000
Dọc vỉa than
-25
0,16000
Lò chợ
-40
0,57300
Dọc vỉa than
-60
2,17200
VH10CĐ
Dọc vỉa than
-80
1,04800
V9CĐ
Dọc vỉa than
-80
1,66000
G9
Dọc vỉa than
-32
2,70356
K8
Dọc vỉa than
-97,5
1,46533
H10
Lò thượng
-80
1,22936
Lò hạ thơng gió
-100
3,05000
Lị hạ
-130
2,41300
Lị hạ
-200
6,29063
Dọc vỉa than
-55
2,68600
Dọc vỉa than
-25
3,09400
Gương BXVT
-105
4,21260
Dọc vỉa than
-10
1,96000
Dọc vỉa than
-55
3,35800
Lò hạ
-75
3,38646
Dọc vỉa than
-100
4,36600
Dọc vỉa than
-55
0,48700
Dọc vỉa than
-75
1,70500
Dọc vỉa than
-31
0,02000
Dọc vỉa than
-55
0,00700
V10 ĐB
V9 ĐB
V112 CĐ
Mông
Dương
Khe
Chàm
V13-1
V13-2
Khe
V14-2
Chàm
V 14-4
V 14-5
