Nghiên cứu giải pháp ngăn ngừa gia tăng nhiệt độ khi khai thac than lò chợ cơ giơi hóa 7.3.1 khu I vỉa 7 Công ty than Hà Lầm

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 81 Nghiên cứu giải pháp ngăn ngừa gia tăng nhiệt độ khi khai thac than lò chợ cơ giơi hóa 7.3.1 khu I vỉa 7 Công ty than Hà Lầm TS. Lê Văn Thao1,*, TS. Hoàng Hùng Thắng2 1Hội Khoa học mỏ Việt Nam 2Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh * Email: Thaolv51@@gmail.com Mobile: 0919358406 Tóm tắt Từ khóa: Lò chợ; Nhiệt độ; Hợp chất làm lạnh; Bơm ép hỗn hợp làm lạnh Lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 mỏ than Hà Lầm được thiết kế với công suất 1,2 triệu tấn/năm liên thông với lò vận tải và thông gió. Trong quá trình chuẩn bị khai thác, khi xén mở rộng đường lò chuẩn bị tại lò vận tải lò chợ 7.3.1 khu I vỉa 7 đã xuất hiện hiện tượng tăng nhiệt độ của than vượt quá Quy chuẩn cho phép (lên tới 520C. Đây là tín hiêu cảnh báo nguy cơ gia tăng nhiêt độ khi khấu than lò chợ. Để đảm bảo an toàn khai thác than đề tài xuất giải pháp ngăn ngừa gia tăng nhiệt độ bằng biện pháp bơm ép hỗn hợp làm lạnh sau khu vực phá hỏa gần giáp lò chợ cơ giới hóa 7.3.1. Kết quả sau khi xử lý nhiệt độ ở khu vực lò chợ đã luôn ổn định trong mức độ cho phép 300C, đảm bảo an toàn khai thác. 1. KHÁI QUÁT CHUNG KHU VỰC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA 7.3.1 KHU I VỈA 7 MỎ THAN HÀ LẦM Khu vực lò lò chợ cơ giới hóa (CGH) 7.3.1 khu I vỉa 7 được thi công từ tháng 9 năm 2017 đến tháng 01 năm 2018 thì hoàn thành việc khai thông. Áp dụng phương pháp khai thác cột dài theo phương, lò chợ theo hướng dốc khấu dật. Hiện trạng công tác chuẩn bị khai thác than lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 được thể hiện ở hình 1. Chiều dài lò chợ 155 m được chống giữ bằng dàn chống tự hành. Dàn chống tự hành là gồm 02 loại dàn chống: dàn chống trung gian mã hiệu ZF8400/20/32 và dàn chống quá độ ZFG 9600/23/37. Sử dụng máy khấu than mã hiệu MG300/370-WD1, máng cào uốn trước SGZ764/400, máng cào uốn sau SGZ800/630 và băng tải co dãn DTLB1200. Khoảng cách trung bình giữa các dàn chống trung gian là 1,5 m và dàn chống quá độ là 1,65m. Phạm vi tiếp giáp giữa lò thông gió và vận tải với lò chợ được chống giữ bằng gánh sắt cài vượt trước lò chợ. Các đường lò thông gió mức -280 và vận tải mức -300 được chống tăng cường bằng cột thuỷ lực đơn DW 35-350/110x và DW 42-350/110x chống vào 3 hàng xà luồn thép SVP – 22 dọc theo lò VT và lò TG trong phạm vi lò chợ vượt trước 20 -:- 30m. Lò đào bám trụ trong than, chống giữ bằng vì chống thép CBII 27, hộ chiếu VC-13, chống bằng vì chống thép CBII27, hộ chiếu VC7, chèn gỗ. Chiều dài toàn bộ tuyến lò đào L = 920m, hình 1. Tuy nhiên vỉa 7 than có khả năng hấp phụ Oxy lớn dẫn đến khả năng tự làm gia tăng nhiệt độ gây phức tạp cho quá trình khai thác vì các lý do sau: Lò chợ khai thác bằng công nghệ hạ trần thu hồi than nóc có chiều cao hạ trần đến 17m chiều dài lò chợ lớn 155m cùng với lượng than tổn thất trong quá trình khai thác. Trong quá trình khai thác địa chất phức tạp lò chợ thường gặp các fay, phải xử dụng cả kết hợp khoan nổ mìn làm ảnh hưởng đến tiến độ khấu tiến gương. Các yếu tố trên là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng Oxy hóa than ngày càng gia tăng, từ đó làm tăng nhiệt độ gây mất ổn định cho quá trình khai thác lò chợ. Thêm vào đó tháng 9 năm 2018, khi tiến hành lắp đặt băng tải vào lò vận tải lò chợ 7.3.1 để phục vụ cho công tác vận tải than lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 khu vực đầu băng tải co giãn chật hẹp Công ty Than Hà Lầm đã chống xén khu vực này để đảm bảo các khoảng cách an toàn theo quy định. Trong quá trình xén mở rộng, đã xuất hiện hiện tượng gia tăng nhiệt độ của than cao quá mức bình thường tiềm ẩn các nguy cơ rủi ro cháy mỏ. Ngay sau khi phát hiện sự cố trên, Công ty đã cùng các đơn vị chuyên ngành nghiên cứu lập biện pháp và tiến hành xử lý sự cố cho đến nay vẫn bảo đảm sản xuất ổn định. Điều đó cảnh báo than vỉa 7 hấp phụ ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 82 Oxy cao gây nguy cơ gia tăng nhiệt độ trong khoảng không đã khai thác, nơi hội tụ đủ yếu tố: khối than vỡ vụn lớn do tổn thất khi hạ trần, đủ lượng Oxy cấp vào qua rò gió và khoảng không gian thuận lợi cho việc tích nhiệt. Để ngăn ngừa sự sự gia tăng nhiệt độ dẫn đến nguy cơ cháy than phải áp dụng các giải pháp : chèn lò , bơm ép nước, phun trám hóa chất trương nở phía sau lò chợ. Tuy nhiên các giải pháp này không thể áp dung do khấu than bằng thu hồi than nóc có hệ số thu hồi lớn . Vì vậy phải nghiên cứu giải pháp ngăn ngừa hiệu quả bằng bơm ép hỗn hợp nước và hợp chất làm lạnh phía sau vùng khai thác. Hình 1. Hiện trạng công tác chuẩn bị khai thác than lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NHIỆT ĐỘ KHU VỰC PHÍA SAU LÒ CHỢ CGH 7.3.1 KHU I VỈA 7 Các giải pháp ngăn ngừa gia tăng nhiệt độ lò chợ Công ty than Hà Lầm áp dụng bao gồm tổng hợp các giải pháp như ngăn rò gió vào khoảng không gian đã khai thác phía sau lò chợ bàng phun trám bê tông thành đường lò vân tải , lấp nhét đoạn lò đầu và chân khi lò chợ chuẩn bị đí qua nằng tường tro bay. Tuy nhiên các giải pháp này không thể ngăn nổi không gian lò chợ đã đi qua nện chỉ hạn chế được một phần nhỏ nguy cơ gia tăng nhiệt độ. Để loại trừ nguyên nhân cơ bản dẫn đến cháy than là phải làm lạnh được khối than trong vùng đã phá hỏa tiếp giáp với lò chợ. Nhóm tác giả đã nghiên cứu áp dụng giải pháp bơm ép dung dịch làm lạnh vào khoảng không gian đã khai thác gần lò chợ nhằm hạn chế lưu lượng nước bơm và hạ nhiêt độ xuông mức an toàn để khai thác. Nếu bơm dung dịch liên tục sẽ gây phức tạp cho quá trình sản xuất và sũng nước khu vực đã khai thác. Vấn đề chứa nước sẽ ảnh hưởng khi khai thác lò chợ mức dưới. Vì vậy đề tài tiến hành nghiên cứu thời gian ủ nhiệt và nhiệt độ bốc cháy nhằm lựa chọn khoảng cách và tần suất bơm hợp lý vừa bảo đảm an toàn vừa hiệu quả kinh tế. 2.1. Kết quả nghiên cứu gian ủ nhiệt dẫn đến gia tăng nhiệt và nhiệt độ bốc cháy Nhóm tác giả đã tiến hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm tại Trung tâm Cấp cứu mỏ-TKV than vỉa 7 khi không và khi sử dụng có hợp chất làm lạnh. Hợp chất làm lạnh được chọn là Amonium Bicarbonate với nồng độ 2,5%. a. Xác đinh thời gian ủ nhiệt Bài báo chỉ nghiên cứu thời gian ủ nhiệt khi than có khả năng hấp phụ Oxy cao. - Xác định khả năng hấp phụ ô xy của than tại vỉa 7 Khu I theo phương pháp Oxy hóa chậm của Viện IGD Công hòa Liên Bang Nga : Khi không pha trộn hợp chất làm lạnh, vận tốc hấp phụ oxy của mẫu than đạt đến khả năng tự nâng nhiệt U25tb = 0,0162 than có khả năng tự cháy. ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 83 Khi pha trộn hợp chất làm lạnh, hợp chất làm lạnh đã giảm vận tốc hấp phụ oxy của mẫu than U25tb = 0,0038, than không còn khả năng tự nâng nhiệt. Thời gian ủ nhiệt: T = 75 ngày. b. Nhiệt độ bốc cháy của than Nhiệt độ bốc cháy mẫu than khu vực lò vận tải lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 tới hạn là 140C. 2.2 Lựa chọn phương thức bơm hợp chất làm lạnh Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và triển khai thí nghiêm thấy rằng :Nhiệt độ bốc cháy của than mỏ Hà Lầm cao hơn sơ với một số mỏ than có khả năng tự cháy như: Hồng Thái, Công ty 91 Tổng công ty Đông Bắc. Sau 75 ngày sẽ hình thành qua trình gia tăng đến mức tới hạn. Vì vậy sau khi nghiên cứu để đảm bảo an toàn cứ sau 30 m tiến gương lò chợ tiến hành bơm hợp chất làm lạnh vào không gian đã khai thác theo dải phía sau tiếp giáp với lò chợ từ đầu đến chân lò chợ trong. 2.3. Tổ chức bơm ép nước vào khoảng không đã khai thác phía sau lò chợ a. Sơ đồ thi công hệ thống bơm ép nước Sau khi đã phá hỏa ban đầu xong, lò chợ khai thác ổn định tiến hành lắp hệ thống ống dẫn dung dịch làm lạnh. Để tăng hiệu quả thẩm thấu đều trong không gian đã khai thác và không cho hợp chất chảy xuống chân lò chợ gây ướt át và làm yếu lò vân tải, trên hệ thống đường ống dọc theo lò chợ đã được phân đoạn, lắp các ống có đục lỗ ϕ- 5 để dung dịch làm lạnh chảy ra và dừng lại cách chân lò chợ 50m.. Hệ thống ống dẫn gồm 2 đường ống: số 1 vào khu vực đã phá hỏa và số 2 sau tường chắn lò thông gió đã đánh sập đề dung dịch thẩm thấu xuống dưới đât đá đã phá hỏa phần phía trên lò chợ. Kết cấu hệ thống ống dẫn (kích thước, chiều dài ống và đoạn ống, đoạn ống có đục lỗ...) được thể hiện theo hình 2. Hình 2. Sơ đồ thi công hệ thống bơm ép hợp chất làm lạnh ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 84 b. lựa chọn tổ hợp máy bơm - Lựa chọn thiết bị bơm và vật tư đi kèm: Để phù hợp với điều kiện sản xuất cũng như các thiết bị vật tư hiện có của Công than Hà Lầm, tiến hành sử dụng máy bơm nước áp suất cao mã hiệu BW-T250/50 với năng suất bơm 250 lít/phút, tốc độ vòng quay 351 vòng/phút. - Bể chứa để hòa trộn hợp chất làm lạnh với nước sạch: sử dụng thùng chứa bằng tôn 05 ly với dung tích 2m3, có nắp đậy kín. - Vị trí đặt trạm bơm: để thuận tiện cho công tác vận chuyển vật tư và người vận hành bơm và bảo đảm an toàn lối đi lại, tiến hành lựa chọn vị trí đặt bơm tại lò dọc vỉa vận tải mức - 300 bơm lên tuyên ống Kj -32 lê lò dọc vỉa thông gió đẩy vào hệ thống đường ông đặt trong khu đã khai thác phía sau lò chợ hình 2. - Liều lượng bơm: Thể tích dung dịch làm lạnh được bơn 4m3/ca làm việc 3. KẾT QUẢ BƠM ÉP NƯỚC PHA HỢP CHẤT LÀM LẠNH VÀO KHU VỰC KHÔNG GIAN ĐÃ KHAI THÁC PHÍA SAU TIẾP GIÁP VỚI LÒ CHỢ 7.3.1 KHU I VỈA 7 Áp dụng phương pháp bơm dung dịch làm lạnh vào các khoảng không gian đã khai thác gần gương lò chợ với nồng độ 2,5% nhiệt độ luôn duy trì ở mức 30C, bảo đảm không có hiện tượng gia tăng nhiệt độ từ sau khu phá hỏa ảnh hưởng đến khấu than lò chợ cơ giới hóa đồng bộ. Từ tháng 12 năm 2018 đến nay lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 khai thác ổn định. 4. KẾT LUẬN 1. Sự cố gia tăng nhiệt độ tại khu vực lò vận tải lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 đã dự báo khả năng gia tăng nhiệt độ từ không gian đã khai thác đưa vào lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 nếu không có biện pháp can thiệp. 2. Để ngăn ngừa hiện tượng gia tăng nhiệt độ của khu vực lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 phải áp dụng tổng hợp các giải pháp đó là: bơm phun trám bê tông; xây tường cách ly bằng tro bay hạn chế khả năng cấp Oxy do rò gió và rò gió, bơm ép hợp chất làm lạnh vào không gian khai thác phía sau gần lò chợ. Tuy nhiên, giải pháp bơm ép hợp chất làm lạnh là giải pháp có tính căn cơ, hiệu quả ngăn ngừa gia tăng nhiệt trong lò chợ cao độ cao. 3. Kết quả sau khi bơm ép hợp chất làm lạnh với nồng độ 2,5% vào không gian đã khai thác theo chu kỳ sau khi lò chợ tiến được 30m theo phương không gây tác hại đến môi trường lao động, nhiệt độ ổn định ở mức 30C trong suốt thời gian khai), bảo đảm an toàn để khai thác chợ cơ giới hóa 7.3.1. Kiến nghị: Công ty Cổ phần than Hà Lầm tiếp tục áp dụng các giải pháp ngăn ngừa trên cho vùng phá hỏa sau lò chợ cơ giới hóa đồng bộ và các lò chợ không cơ giới hóa đồng bộ khác thuộc vỉa 7 khu I . TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ Công thương: Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò QCVN 01:2011/BCT. [2]. Công ty CP than Hà Lầm – Vinacomin:Kế hoạch thông gió - thoát nước năm 2018 [3]. Công ty CP than Hà Lầm – Vinacomin: Bản đồ khắc phục sự cố khu vực lò vận tải lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 năm 2018. [4]. Lê Văn Thao, Trương Văn Lợi (1993),: "Nghiên cứu nguyên nhân và biện pháp phòng chống cháy cho các mỏ than mỡ" ,Viện KHCNM, Hà nội [5]. Lê Văn Thao (2008), "Nghiên cứu nguyên nhân cháy than tại các vỉa than và các biện pháp phòng ngừa trong quá trình khai thác" Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt nam [6]. Lê Văn Thao, Nguyễn Văn Thanh và nnk (2018), “Áp dụng các giải pháp ngăn ngừa gia tăng nhiệt độ vỉa than tại khu vực lò vận tải lò chợ cơ giới hóa 7.3.1 khu vỉa 7 Công ty Cổ phần than hà Lầm – Vinacomin”, Hà Nôi. [7]. Β. Я Αльперович, Γ. И Чунту и др ... (1973) “Инкубационый период самовозгорения углей”, Безопасность труда в промышленности. [8]. Η. И Лиденау, Β.ΜΜаевская и др ... (1997) “Πроисхождение профилактикив тушение эдогенных пожаров в угольных шахтах”. Μ. Ηедр