zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Đầu tư mở rộng sản xuất Mỏ than Mạo Khê công suất 1.600.000 tấn/năm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:91

Báo xấu

8
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật "Đầu tư mở rộng sản xuất Mỏ than Mạo Khê công suất 1.600.000 tấn/năm" trình bày các nội dung chính sau: Đặc điểm chung về mỏ than Mạo Khê hiện nay; Nghiên cứu, phân tích và đánh giá công tác phòng chống cháy tại các mỏ trong Tập đoàn TKV và đề xuất các biện pháp phòng chống cháy tại Công ty Than Mạo Khê - TKV; Lập phương án phòng chống cháy tại diện sản xuất vỉa 10 TBII tầng -150/-80 – Công ty Than Mạo Khê - TKV.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Đầu tư mở rộng sản xuất Mỏ than Mạo Khê công suất 1.600.000 tấn/năm

Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế thì nhu cầu về than tiêu thụ trong nước và xuất khẩu sẽ tăng nhanh trong thời gian tới. Để thoả mãn nhu cầu trên, ngành than đã có quy hoạch phát triển sản lượng khai thác dự kiến đạt 56 62 triệu tấn vào năm 2020 và 70 75 triệu tấn vào năm 2025. Tuy nhiên theo dự báo nhu cầu tiêu thụ than Việt Nam vào năm 2020 cần 77 80 triệu tấn. Khai trường khai thác than lộ thiên ngày càng khó khăn về diện sản xuất, thời gian tới sản lượng khai thác 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, đặc biệt phải tổ chức khai thác được ở những nơi có điều kiện khó khăn, luôn tiềm ẩn các nguy cơ xảy ra sự cố như: Bục nước, cháy nổ khí mê tan, cháy nội sinh... Hiện tại Công ty than Mạo Khê - TKV đang khai thác than các tầng -80/-25 và tầng -150/-80 theo dự án “Đầu tư mở rộng sản xuất Mỏ than Mạo Khê công suất 1.600.000 tấn/năm”; sản lượng năm 2018 của mỏ đạt 1.680.000 tấn. Trong năm 2017 và 2018 Công ty than Mạo Khê -TKV đã xảy ra 02 vụ cháy nội sinh tại diện sản xuất vỉa 10 TBII tầng -80/-25, nên công tác phòng chống cháy nội sinh là hết sức quan trọng không những đảm bảo an toàn cho người lao động mà còn là biện pháp hữu hiệu để tiến hànhkhai thác những vỉa than có tính tự cháy cao. Trong những năm gần đây tốc độ tăng trưởng của ngành than phát triển mạnh, trong đó tỷ trọng về khai thác than hầm lò ngày càng tăng. Do vậy công tác phòng chống cháy nội sinh tại các vỉa có nguy cơ tự cháy cao để nâng cao sản lượng của mỏ trở lên cần thiết. Đối với Công ty than Mạo Khê - TKV việc nghiên cứu giải pháp phòng chống cháy nội sinh tại diện sản xuất có nguy cơ tự cháy cao là vấn đề hết sức cần thiết. 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Từ yêu cầu về việc phải tăng sản lượng khai thác trong những năm tới và điều kiện thực tế, các diện khai thác của Công ty than Mạo Khê - TKV. Một trong những vấn đề khó khăn khi khai thác than hầm lò là công tác phòng chống cháy nội sinh. Vì vậy, Đề tài “Nghiên cứu đề xuất một sốgiải pháp chống cháy hợp lý trong quá trình khai thác vỉa 10 cánh Bắc, Công ty than Mạo Khê-TKV” là mang tính cấp thiết nhằm duy trì phát triển, sản xuất ổn định ở Công ty Than Mạo Khê - TKV nói riêng và ngành công nghiệp khai khoáng ở nước ta nói chung. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Đánh giá hiện trạng phòng chống cháy tại các mỏ trong Tập đoàn TKV, đề xuất các giải pháp phòng chống cháy nhằm đảm bảo an toàn sản xuất tại Mỏ than Mạo Khê. - Lập phương án phòng chống cháy tại diện sản xuất vỉa 10 TBII tầng -150/-80. Học viên Nguyễn Văn Nhuận1Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ 3. Nội dung nghiên cứu của đề tài - Đặc điểm chung về mỏ than Mạo Khê hiện nay. - Nghiên cứu, phân tích và đánh giá công tác phòng chống cháy tại các mỏ trong Tập đoàn TKV và đề xuất các biện pháp phòng chống cháy tại Công ty Than Mạo Khê - TKV. - Lập phương án phòng chống cháy tại diện sản xuất vỉa 10 TBII tầng -150/-80 – Công ty Than Mạo Khê - TKV. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp phòng chống cháy nội sinh tại Công ty Than Mạo Khê - TKV. - Phạm vi nghiên cứu: Công ty than Mạo Khê - TKV. 5. Các phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu nhập xử lý dữ liệu - Phương pháp tổng hợp và phân tích các tài liệu liên quan đến công tác phòng chống cháy nội sinh ở các mỏ khai thác hầm lò - Phương pháp thực nghiệm: đo đạc và khảo sát tình hình phòng chống cháy tại Công ty Than Mạo Khê- TKV. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Kết quả đánh giá hiện trạng phương pháp phòng chống cháy nội sinh tại diện sản xuất vỉa 10 TBII Công ty than Mạo Khê - TKV phục vụ cơ sở xây dựng các giải pháp khai thác đảm bảo an toàn sản xuất, nâng cao hiệu quả tận thu than tại các vỉa than có tính tự cháy cao. - Phương pháp nghiên cứu nhằm hoàn thiện công tác phòng chống cháy nội sinh đáp ứng yêu cầu sản xuất khi mỏ khai thác ở vỉa than có tính tự cháy cao, có thể sử dụng tham khảo cho các mỏ than khác có hiện tượng than tự cháy. 7. Cơ sở tài liệu - Các tài liệu khảo sát địa chất, trắc địa của Mỏ than Mạo Khê. - Các tài liệu thiết kế mỏ, hệ thống khai thác, công nghệ khai thác của Mỏ than Mạo Khê. - Các tài liệu trong thư viện trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh liên quan đến đề tài. 8. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm: Phần mở đầu, 3 chương và kết luận chung, bảng biểu và hình vẽ bao gồm: 16 bảng biểu và 26 hình vẽ, phần tài liệu tham khảo minh họa. Luận văn được hoàn thành tại Quảng Ninh, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Tạ Văn Kiên. Học viên Nguyễn Văn Nhuận2Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Tôi xin chân thành biết ơn sâu sắc đối với sự giúp đỡ tận tình của các phòng ban chức năng Công ty than Mạo Khê - TKV trong quá trình thu thập số liệu, phòng Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lò. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TS. Tạ Văn Kiên vàcác thầy giáo, các cán bộ của bộ môn Khai thác hầm lò trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh cũng như các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi để hoàn thành luận văn này. Học viên Nguyễn Văn Nhuận3Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Chương 1 ĐẶC ĐIỂM HIỆN TRẠNG KHU MỎ Công ty Than Mạo Khê - TKV thuộc địa phận thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh. Hiện đang khai thác khấu vét tầng -80/LV và khai thác tầng -150/-80 ở cả cánh Bắc và cánh Nam, với công suất khoảng trên 1,6 triệu tấn, theo các thiết kế kỹ thuật của Dự án Đầu tư mở rộng sản xuất Công ty than Mạo Khê - TKV. Theo các thiết kế này, ở cánh Bắc huy động khai thác các vỉa: 10, 9b, 9, 8, 7, 6, 5, 3, ở cánh Nam huy động khai thác các vỉa: 9a, 9, 8, 8a. Đối với vỉa 10 cánh Bắc, hiện Công ty đang khai thác ở các lò chợ: lò chợ mức -80/-25 khu TB.II; lò chợ mức -25/+32 khu TB.I; lò chợ mức +32/+94 và lò chợ mức +220/LV khu ĐB.I, với các loại hình công nghệ khai thác, như: (1) Với các khu vực vỉa có góc dốc ≤ 400áp dụng công nghệ khai thác cột dài theo phương, khai thác lò chợ chống cột thủy lực đơn xà khớp, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần; (2) Với các khu vực có góc dốc vỉa ≥ 400áp dụng công nghệ khai thác lò DVPT, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần. Tuy nhiên, tháng 01/2017 trong quá trình đào lò và khai thác các phân tầng của lò chợ mức -80/-25 khu TB.II phát hiện than vỉa 10 có dấu hiệu tự cháy (hàm lượng khí CO tăng cao, tại phân tầng mức -38 hàm lượng khí CO lên đến 344ppm). Công ty đã thực hiện nhiều biện pháp nhằm làm giảm hàm lượng khí, nhưng hàm lượng khí CO không có xu hướng giảm nên đã dừng toàn bộ diện sản xuất này từ ngày 14/01/2017. Đến tháng 4 năm 2018, Công ty tiến hành khôi phục lại diện sản xuất vỉa 7 TBII tầng -80/- 25, đến tháng 10 năm 2018 trong quá trình đào lò DVT -14 Đông vỉa 10 TBII tầng -80/-25 lại xảy ra hiện tượng cháy nội sinh nên đã thi công các tường chắn cách ly, bơm xả khí ni tơ vào vùng cách ly và dừng diện sản xuất trên từ tháng 10 năm 2018. Để đưa các lò chợ vỉa 10 cánh Bắc trở lại khai thác cần có các giải pháp phòng chống cháy nội sinh để triển khai áp dụng vào phục vụ sản xuất đảm bảo an toàn cho người lao động. 1. HIỆN TRẠNG KHU MỎ MẠO KHÊ 1.1. Tài nguyên Trữ lượng địa chất khoáng sàng (cánh Bắc và cánh nam) từ -25 -150 tính đến 31/12/2009 là 42. 668 ngàn tấn, trữ lượng địa chất huy động là 22. 480 ngàn tấn, tương ứng với 16. 404 ngàn tấn trữ lượng công nghiệp. 1.2. Khai thông khai trường 1.2.1. Mức -25 Đã được khai thông bằng một đôi giếng nghiêng ở cánh Bắc từ -25/+27,5, giếng chính có góc dốc 160 đặt băng tải, giếng phụ có góc dốc 25 0 đặt trục tải. Hiện đang làm nhiệm vụ thông gió cho mỏ. 1.2.2. Mức -150, -80 Học viên Nguyễn Văn Nhuận4Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Đã được khai thông bằng 2 giếng nghiêng đã đào từ mức -150/+17 và được chia thành 2 tầng khai thác: Tầng I: Từ mức -25 -80. Tầng II: Từ mức -80 -150. 1.3. Chuẩn bị - Từ mức -25/-80: + Mức thông gió: lò bằng xuyên vỉa TBI -25 và lò dọc vỉa đá -25. + Mức vận tải -80: Từ lò xuyên vỉa TBI -80 đào các đường lò dọc vỉa đá -80 về 2 cánh của khu, mở các cúp vào vỉa, đào lò dọc vỉa than và thượng mở lò chợ. - Từ mức -80/-150: + Mức thông gió: lò bằng xuyên vỉa TBI -80 và lò dọc vỉa đá -80. + Mức vận tải -150: Từ lò xuyên vỉa TBI -150 đào các đường lò dọc vỉa đá -150 về 2 cánh của khu, mở các cúp vào vỉa, đào lò dọc vỉa than và thượng mở lò chợ. Cả 2 mức trên, trong mỗi vỉa than tiến hành đào các lò dọc vỉa đá ở lớp đá trụ vỉa và từ các lò dọc vỉa đá đào các cúp xuyên vỉa với chiều dài 40 50m tới các vỉa than. Chuẩn bị khai thác theo phương pháp khấu đuổi có lò dọc vỉa đá tiến trước. 1.4. Hệ thống khai thác Trong quá trình khai thác tùy theo điều kiện địa chất vỉa, mỏ áp dụng chủ yếu một số các hệ thống khai thác sau: - Hệ thống khai thác chia lớp, lò chợ liền gương, khấu than bằng khoan nổ mìn, lò chợ chống gỗ, điều khiển đá vách bằng phá hoả toàn phần, áp dụng cho các vỉa có độ dốc tới 400. - Hệ thống khai thác cột dài theo phương chống cột thuỷ lực đơn. Đây là hệ thống đang áp dụng rộng rãi cho các khu vỉa thoải và dốc trung bình. - Hệ thống khai thác ngang nghiêng, lò chợ chống giá thuỷ lực di động áp dụng tại các vị trí vỉa có góc dốc trên 40 0, chiều dày vỉa trên 5m, đất đá vách, trụ từ bền vững trung bình trở lên. Phương pháp khấu than từ trước đến nay chủ yếu đều bằng khoan nổ mìn, xúc bốc thủ công, chống giữ lò chợ bằng gỗ, cột thuỷ lực đơn, giá thuỷ lực di động. Điều khiển đá vách bằng phá hoả toàn phần đối với vỉa thoải, để lại cũi lợn cố định đối với vỉa dốc. 1.5. Thông gió mỏ Theo quyết định số 279/QĐ-BCT ngày 25 tháng 01 năm 2017 của Bộ Công Thương về việc: “Xếp loại mỏ theo khí Mêtan năm 2017”, vỉa 10 TB.II được xếp siêu hạng về khí mỏ. Theo quyết định số 1059/QĐ-BCT ngày 02/03/2010 của Bộ công thương về việc xếp Học viên Nguyễn Văn Nhuận5Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ loại mỏ theo khí Mê tan, các vỉa 6, 7, 8, 9 và 9b Cánh Bắc, Vỉa 8 Cánh Nam từ mức -150 +30 mỏ than Mạo Khê được phân loại mỏ siêu hạng về độ xuất khí mê tan. - Hiện tại, Công ty than Mạo Khê - TKV đang áp dụng sơ đồ thông gió hút với 04 trạm quạt gió chính hoạt động liên tục 365/365 ngày trong năm, cụ thể như sau: +Trạm quạt FBCDZ-35 mức +120 (có 01 quạt hoạt động, 01 quạt dự phòng) hoạt động với góc lắp cánh -20, Lưu lượng: 145 m3/s, Hạ áp: 320 mmH20. + Trạm quạt FBCDZ-27 mức +45 (có 01 quạt hoạt động, 01 quạt dự phòng) hoạt động với góc lắp cánh -2,50, Lưu lượng: 90 m3/s, Hạ áp: 280 mmH20. + Trạm quạt 2K56 mức +69 (có 01 quạt hoạt động, 01 quạt dự phòng) hoạt động với góc lắp cánh 350, Lưu lượng: 95 m3/s, Hạ áp: 300 mmH20. + Trạm quạt FBCDZ-17mức +25 Tràng khê (có 01 quạt hoạt động, 01 quạt dự phòng) hoạt động với góc lắp cánh +2,50, Lưu lượng: 47 m3/s, Hạ áp: 126 mmH20. Thông gió cho các gương lò, sử dụng quạt gió có công suất từ 5,5 đến 37x2KW, ống gió vải Ø500- Ø1000mm. 1.6. Thoát nước mỏ Thoát nước bao gồm thoát nước mặt và thoát nước trong lò. Hiện tại hệ thống thoát nước của các mặt bằng mỏ thông qua hệ thống rãnh xây đá hộc thoát ra hệ thống suối hiện có của khu vực. Thoát nước trong lò: * Hiện nay Công ty có 03 trạm bơm TT tại (-25), (-80), (-150). - Trạm bơm trung tâm (-25): + Bố trí thiết bị trong trạm bơm: bố trí 05 bơm có Q= 200m 3/h và H=125m, trong đó 02 bơm sẵn sàng hoạt động, 03 bơm dự phòng. - Trạm bơm trung tâm (-80): + Bố trí thiết bị trong trạm bơm: bố trí 09 bơm cao áp 6KV, có Q= 1250m 3/h và H=125m; 02 bơm hạ áp có Q= 200m 3/h và H=125m. Trong đó 05bơm cao áp và 01 bơm hạ áp sẵn sàng hoạt động; 04 bơm cao áp và 01 bơm hạ áp dự phòng. - Trạm bơm trung tâm (-150): + Bố trí thiết bị trong trạm bơm: bố trí 06 bơm cao áp có Q= 1250m3/h và H=125m; 02 bơm hạ áp có Q= 200m3/h và H=125m, trong đó 02 bơm cao áp và 01 bơm hạ áp sẵn sàng hoạt động, 04 bơm cao áp và 01 bơm hạ áp dự phòng. 1.7. Vận tải - Vận tải than ở lò chợ bằng máng cào, máng trượt. - Vận tải than ở các lò dọc vỉa than bằng máng cào, băng tải. Học viên Nguyễn Văn Nhuận6Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ - Vận tải ở lò xuyên vỉa và các lò dọc vỉa đá bằng tàu điện ắc quy AM-8, xe goòng 3T, cỡ đường 900mm. - Vận tải qua giếng: Than qua giếng nghiêng chính bằng băng tải. Đất đá, thiết bị vật liệu qua giếng phụ bằng hệ thống trục tải. - Gỗ, vật liệu, thiết bị được ôtô chở đến mặt bằng 56, mặt bằng cửa giếng nghiêng phụ -25 và mặt bằng cửa giếng nghiêng phụ -80. 1.8. Hệ thống cấp nước Mỏ hiện nay đã có hệ thống cấp nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất trên các mặt bằng và các cụm dân cư thuộc mỏ quản lý. Nguồn cung cấp nước lấy từ giếng khoan của mỏ, vị trí giếng cách văn phòng khoảng 700m. Nước từ giếng qua hệ thống máy bơm có Q 80m3/h dẫn theo tuyến ống chính 200 và rẽ nhánh về các hộ tiêu thụ trên mặt bằng cụ thể như sau: 1.9. Hệ thống cung cấp điện Nguồn cấp điện: Tại mặt bằng sân công nghiệp Mạo Khê I hiện đang vận hành trạm biến áp 35/6kV kết cấu kiểu nửa ngoài trời, lắp đặt 02 biến áp, công suất 8.000kVA. Từ trạm biến áp 35/6kV của mỏ, cấp điện cho khu vực 56 bằng nguồn điện áp 6kV. Nguồn điện dự phòng cho trạm bơm thoát nước, quạt gió chính là trạm phát điện điêzen cục bộ bao gồm 2 máy phát 1000kVA-400V, 02 máy phát2500kVA-400V tại mặt bằng sân công nghiệp Mạo khê I. 1.10. Hệ thống thông tin liên lạc Hiện tại mỏ than Mạo Khê đang thực hiện các loại thông tin liên lạc sau: Tại khu vực Văn phòng trang bị máy điện thoại tự động trực thuộc bưu chính viễn thông Quảng Ninh. Tại khu Văn phòng đang sử dụng tổng đài điện thoại tự động dung lượng 150 số. Mã hiệu NEC 2400-SDS-3P, đã sử dụng 120 số. Mạng cáp phân phối trong mạng hiện tại sử dụng các loại cáp của Liên Xô, Hàn Quốc dung lượng từ 10 20 đôi được treo cố định trên các cột bê tông, cột thép hình, hệ thống được vận hành ổn định. Hộp phân cáp được bố trí thích hợp với mật độ thuê bao trong từng khu vực của mỏ. Tại mặt bằng khu 56 sử dụng lại tổng đài điều độ sản xuất dung lượng 32 số kiểu XK- T1232. Tổng đài làm nhiệm vụ tổ chức liên lạc cho các đối tượng sản xuất trên các khu vực khai thác hầm lò, các đối tượng có liên quan trong điều hành sản xuất trong dây chuyền sản xuất trong khu vực. 1.11. Các công trình kiến trúc xây dựng Học viên Nguyễn Văn Nhuận7Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Công ty than Mạo Khê - TKV đã được tiếp quản, khôi phục và phát triển từ năm 1955 cho đến nay, hiện đang khai thác vì thế trên mặt bằng sân công nghiệp đã được xây dựng một số các hạng mục công trình: + Tại MB khu Mạo Khê I đã xây dựng các hạng mục công trình như: Nhà tắm, nhà nấu nước nóng, trạm khí nén, nhà đèn, nhà giặt sấy quần áo, ga ra xe đạp xe máy…để phục vụ sản xuất và xưởng sàng công suất 1triệu tấn/năm. 1.12. Các mặt bằng mỏ a. Khu Văn phòng mỏ: Khu văn phòng nằm trong khu vực phường Mạo Khê, mặt bằng được bố trí tại trung tâm khu dân cư. Các công trình hiện có bao gồm: Nhà văn phòng, các nhà làm việc, nhà ăn, nhà khách, nhà thường trực, ga ra ôtô... Các công trình được xây dựng với qui mô và trang thiết bị tương đối hiện đại đảm bảo cho nhu cầu làm việc và điều hành sản xuất của mỏ. b. Mặt bằng sân công nghiệpMạo Khê I Mặt bằng sân công nghiệp Mạo khê I đã được san gạt tương đối hoàn chỉnh với diện tích khoảng 26ha, cốt cao trung bình +14. Trên mặt bằng đã xây dựng các công trình để phục vụ thi công mức -80, -150 bao gồm: Trung tâm Điều hành sản xuất, Trạm điện, nhà giao ca, nhà tắm, xưởng Cơ khí - Xây dựng, phân xưởng Ô tô… 1.13. Tổ chức sản xuất của mỏ - Chế độ làm việc hiện nay của mỏ: + Số ngày làm việc 1 năm: 300ngày (nghỉ ngày lễ và chủ nhật) + Số ca làm việc 1 ngày: 3 ca (gián tiếp làm việc 1 ca). + Số giờ làm việc 1 ca: 8h. - Tổ chức lao động của mỏ: + Tổng số lao động là: 4.023 người. 2. TÓM TẮT ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CỦA LÒ CHỢ THIẾT KẾ 2.1. Lựa chọn lò chợ thiết kế Vỉa 10 cánh Bắc mức -150/LV, khu vực có góc dốc trên 45 0 gồm hai lò chợ: lò chợ TBII -80/-25, lò chợ TB.II -150/-80. Trình tự khai thác các lò chợ như sau: trong khai thác tầng trên trước và khai thác tầng dưới sau. Tuy nhiên, tầng -80/-25 khu TB.II, Công ty đang tiến hành khai thác xảy ra hiện tượng than tự cháy. Báo cáo chọn lò chợ TB.II mức -150/-80 vỉa 10 để thiết kế mẫu. Trên cơ sở lò chợ thiết kế, trong quá trình khai thác các lò chợ vỉa 10, Công ty có thể lập các giải pháp khai thác tương tự. 2.2. Khái quát chung điều kiện của lò chợ thiết kế 2.2.1. Đặc điểm địa chất 2.2.1.1. Địa hình Học viên Nguyễn Văn Nhuận8Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Bề mặt địa hình cốt cao địa hình từ +30 đến +120. Vị trí tuyến IIa có miếu thờ (đền Khe). Địa hình là thung lũng lòng suối, suối chảy theo phương Tây bắc - Đông nam, đầu lộ vỉa nằm trùng với lòng suối. Phần đầu lộ vỉa đã được khai thác Lộ thiên và đã được hoàn thổ môi trường. Từ tuyến IIa đến tuyến II trên mặt địa hình suối Văn Lôi chảy qua đường sang bên vách vỉa và trên lòng moong đã khai thác. Từ tuyến II đến tuyến Ia suối chảy về phía trụ vỉa rồi chảy sang vỉa 9b. Trên địa hình có tuyến đường vận chuyển từ nhà sàng lên các diện vỉa 10 chạy song song với suối Văn Lôi và phần đầu lộ vỉa đoạn từ tuyến II - IIa. 2.2.1.2. Cấu tạo vỉa Vỉa 10 cánh Bắc từ tuyến Ia đến tuyến IIa, chiều dài theo phương là 486m vỉa than có cấu tạo phức tạp, tương đối ổn định, số lớp đá kẹp từ 1 4 lớp, chiều dày lớp đá kẹp từ 0,17 0,83m, trung bình 0,5m. Thành phần đá kẹp là sét kết phân lớp mỏng, độ cứng f = 2 4. Chiều dày vỉa than thay đổi từ 2,58 3,44m, trung bình 3,14m (chiều dày toàn vỉa). Vỉa 10 cánh Bắc mức -150/-80 TB.II có độ dốc vỉa biến đổi từ 35 650, độ dốc vỉa có xu hướng tăng dần từ Đông sang Tây, độ dốc vỉa trung bình 47 0. Đặc điểm đá vách, trụ vỉa: vỉa 10 cánh Bắc mức -150/-80 TB.II đôi chỗ có lớp vách giả là sét kết, sét than bở rời, độ cứng f =1 3. Vách trực tiếp là bột kết tương đối rắn phân lớp mỏng tách lớp, đá nứt nẻ cao, chiều dày thay đổi từ 5,5 12,0m, trung bình 8,0m, độ cứng f = 4 8. Vách cơ bản là đá cát kết phân lớp trung bình đến dày, rắn chắc, chiều dày thay đổi từ 45,2 90.5m, trung bình 70,5m, độ cứng đá f = 8 10. Trụ trực tiếp là sét kết xen kẹp các lớp than mỏng, tương đối mềm yếu, gặp nước dễ bị trương nở, bóc lớp gây bùng nền, độ cứng f = 2 3, chiều dày trung bình 3,5m. Than trong vỉa có tính tự cháy loại II đến III, mức độ cháy từ thấp đến trung bình, thời gian ủ nhiệt của than từ 296 655 ngày. 2.2.1.3. Trữ lượng và chất lượng than Than vỉa 10 cánh Bắc mức -150/-80 TB.II chủ yếu là than cám, màu đen ánh kim, mềm yếu, bở rời, phân lớp vừa đến mỏng. Độ cứng than f = 1 2, độ tro than sạch địa chất trung bình 28,47 %, độ tro nguyên khai 35,2 %. Than trong vỉa có tính tự cháy thuộc nhóm II và III, có khả năng tự cháy từ thấp đến trung bình. Thời gian ủ nhiệt từ 296 đến 655 ngày. Trữ lượng huy động của khu vực lò chợ 155.184 tấn, trữ lượng than nguyên khai 263.647 tấn. 3. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỰ CHÁY CỦA THAN VỈA 10 CÁNH BẮC, CÔNG TY THAN MẠO KHÊ - TKV 3.1. Quá trình tự cháy của than 3.1.1. Khái niệm về sự tự cháy của than Than tự cháy được hiểu là sự cháy âm ỉ các vỉa than trong lòng đất hoặc các đống than đã khai thác được lưu kho cũng như ở các bãi thải. Sự ôxy hóa của than với ôxy trong không khí tại bề mặt hoặc các khe nứt của than tạo ra quá trình ôxy hóa nhờ các phản ứng hóa học Học viên Nguyễn Văn Nhuận9Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ tỏa nhiệt. Điều này dẫn đến sự tăng nhiệt độ trong khối than. Quá trình này được gọi là “tự cháy”, là nguyên nhân chính gây cháy cho các vùng than trên diện rộng. Quá trình tự cháy có thể được thúc đẩy nhanh hơn do tác động của con người. 3.1.2. Cơ chế và điều kiện ảnh hưởng đến hiện tượng tự cháy Hiện nay, hiện tượng than tự cháy được giải thích theo các hướng khác nhau dựa trên các nghiên cứu độc lập, riêng biệt với tính chất các vỉa than khác nhau, điều kiện địa chất khác nhau... Quá trình dẫn đến sự tự cháy được khái quát như sau: - Quá trình ôxy hóa than xuất hiện khi ôxy phản ứng với chất ôxy hóa như than. Phản ứng này chuyển từ dạng phản ứng vật lý sang phản ứng hóa học tùy thuộc điều kiện nhiệt độ. - Phản ứng ôxy hóa sinh nhiệt, CO, CO2 và hơi nước. - Nếu nhiệt độ sinh ra từ phản ứng ôxy hóa bị phân tán, nhiệt độ của than sẽ không tăng. Ngược lại, khi nhiệt của phản ứng ôxy hóa bị tích tụ, nhiệt độ của than tăng. - Ở nhiệt độ cao (1000C), lượng ẩm trong than giảm đi, tốc độ phản ứng ôxy hóa được đẩy mạnh. 3.1.3. Nguyên nhân của hiện tượng than tự cháy Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về hiện tượng cháy nội sinh như Ba Lan, Nhật Bản, Nga, Đức…Các tác giả đã tổng kết những nguyên nhân sinh ra hiện tượng cháy nội sinh phụ thuộc vào các yếu tố về bản chất của than và yếu tố tác động bên ngoài. Các yếu tố bản chất của than như bản chất tự nhiên của than, tính chất than, vỉa than. Các yếu tố tác động bên ngoài như không khí, yếu tố địa chất, điều kiện công tác mỏ. - Yếu tố bản chất: tuổi than (mức độ biến chất của than), thành phần thạch học, tính vỡ vụn, cỡ hạt, diện tích bề mặt tiếp xúc của than, độ ẩm/hơi nước, thành phần lưu huỳnh trong than, hoạt động vi khuẩn. - Yếu tố bên ngoài: Điều kiện khí hậu, nhiệt độ, áp suất khí quyển, hàm lượng ôxy, điều kiện địa chất, vỉa than, địa tầng, chiều dày vỉa, góc nghiêng, tính chất hang các tơ, phay phá, nguy cơ phụt than, độ vỡ vụn, chiều sâu lớp đất phủ. Điều kiện mỏ: Phương pháp khai thác, tốc độ tiến gương, điều kiện trụ than, điều kiện, vách - trụ, mức độ phá vỡ, lưu than trong lò, ảnh hưởng của gỗ chống lò và các chất thải hữu cơ, rò gió, khai thác nhiều vỉa, tổn thất than, khu vực đã kết thúc khai thác, nhiệt từ các máy móc, chèn lò, hệ thống thông gió và lưu lượng gió, áp suất thông gió, phương pháp lưu kho. Như vậy, việc phát hiện sớm cháy nội sinh trong mỏ được thực hiện thông qua thí nghiệm xác định mức độ tự cháy, thời gian ủ nhiệt và gây cháy của than. Quá trình ủ nhiệt là quá trình hấp thụ oxy của than có tính tự cháy và tỏa nhiệt. Nhiệt lượng tỏa ra sẽ làm cho than nóng lên và kích thích quá trình oxy hóa than diễn ra mạnh hơn. Quá trình này tiếp diễn đưa than đến nhiệt độ tự cháy. Học viên Nguyễn Văn Nhuận10Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Một trong những dấu hiệu để phát hiện đám cháy nội sinh là sự xuất hiện của khí CO với nồng độ 0,01% hoặc cao hơn cũng như sự xuất hiện của các sản phẩm của quá trình oxy hóa như hydro (H2), axetylen (C2H2), etan (C2H6)... và sự hao hụt nồng độ oxy trong không khí. Do đó, trong quá trình khai thác than cần thiết phải thường xuyên đo, phân tích nồng độ không khí trong các đường lò để có được các dấu hiệu sớm về sự xuất hiện của đám cháy nội sinh trong mỏ. 3.2. Nghiên cứu xác định tính tự cháy của than vỉa 10 cánh Bắc Để nghiên cứu, xác định tính tự cháy của than tại vỉa 10 cánh Bắc, Công ty than Mạo Khê - TKV, ngay sau khi xử lý xong sự cố cháy nội sinh tại diện khai thác vỉa 10 TBII tầng -80/-25 (đầu năm 2017), Viện Khoa học Công nghệ Mỏ tiến hành lấy mẫu than, thí nghiệm phân tích tính tự cháy của than. Số lượng mẫu lấy gồm: 13 mẫu tại các vị trí khác nhau thuộc vỉa 10 cánh Bắc, Công ty than Mạo Khê - TKV. Các mẫu được phân tích xác định tính tự cháy tại Trung tâm An toàn mỏ của Viện Khoa học Công nghệMỏ theo phương pháp của Ba Lan. Các nội dung, bao gồm: 3.2.1. Công tác lấy mẫu 3.2.1.1. Vị trí lấy mẫu Mẫu than để tiến hành thí nghiệm được lấy tại gương lò dọc vỉa, các diện khai thác thuộc vỉa 10 cánh Bắc (khu vực có xuất hiện than tự cháy), Công ty than Mạo Khê - TKV. Vị trí lấy mẫu, xem hình 1.2 và 1.3. Số hiệu mẫu, xem bảng 1.1. Bảng 1.1. Vị trí lấy mẫu than tại vỉa 10 cánh Bắc Thời gian lấy mẫu Ký hiệu mẫu Diện khai th M1 80, mức -11 26/7/2018 Diện khai th M2 80, mức -12 Diện khai th M3 -25/+32, mứ 04/8/2018 Diện khai th M4 -25/+32, mứ Học viên Nguyễn Văn Nhuận11Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Diện khai th M5 -80/-25, mức 04/8/2018 Diện khai th M6 -80/-25, mức Diện khai th M7 -25 04/8/2018 Diện khai th M8 -50 Diện khai th M9 mức-80 09/8/2018 Diện khai th M10 mức-110 M11 Lò DVT +15 09/8/2018 M12 Lò DVT +15 23/8/2018 M13 Lò DVT +21 số mẫu 13 mẫu Học viên Nguyễn Văn Nhuận12Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Hình 1.1. Vị trí lấy các mẫu than để tiến hành thí nghiệm xác định tính tự nghiêng Học viên Nguyễn Văn Nhuận13Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Hình 1.2. Vị trí lấy các mẫu than để tiến hành thí nghiệm xác định tí Học viên Nguyễn Văn Nhuận14Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ 3.2.1.2. Công tác lấy mẫu Mẫu than được lấy dưới dạng cục và được lấy cách mặt gương mới lộ ≥ 30cm; Các bước lấy mẫu được tiến hành, như sau: - Bước 1: Kiểm tra điều kiện vi khí hậu tại gương và đo nhiệt độ vỉa than tại vị trí lấy mẫu. - Bước 2: Xác định vị trí lấy mẫu trên gương, sử dụng choòng, cuốc để đào lớp than với độ sâu ≥30cm thì dừng lại; làm sạch mặt gương, tiếp tục sử dụng choòng, cuốc để đào lấy mẫu than (than cục nguyên khai) với trọng lượng mẫu than từ 3 ÷ 5kg. - Bước 3: Đưa ngay mẫu than nguyên khai vừa lấy được vào bình đựng mẫu (mẫu than trong bình phải được lấp đầy khoảng trống của bình) vệ sinh sạch sẽ vòng đệm cao su, miệng và nắp bình, đóng chặt nắp bình đựng mẫu. - Bước 4: Bảo quản và vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm. Trong quá trình vận chuyển và bảo quản tránh va đập gây vỡ, bật nắp bình đựng mẫu. Tuyệt đối không được mở bình trước khi tiến hành phân tích mẫu. Hình 1.3. Vị trí lấy mẫu than tại gương lò đào 3.2.2. Nghiên cứu xác định tính tự cháy của than vỉa 10 cánh Bắc Để xác định tính tự cháy của than tại vỉa 10 cánh Bắc. Viện Khoa học Công nghệMỏ sử dụng phương pháp xác định tính tự cháy của than theo phương pháp của Ba Lan. Bao gồm xác định các chỉ tiêu: Xác định khả năng tự cháy của than theo phương pháp Olpinski và phương pháp nhiệt lượng ôxy hóa mẫu than. 3.2.2.1. Xác định tính tự cháy của than theo phương pháp Olpinski - Ba Lan a. Mô tả phương pháp Phương pháp nghiên cứu mức độ ôxy hóa của mẫu than có cỡ hạt 0,063 đến 0,075 mm được đặt trong luồng không khí có lưu lượng Q = 25 dm 3/giờ ở điều kiện đoạn nhiệt với hai mức nhiệt độ 237oC và 190oC. Chỉ số tự cháy Sza là tốc độ gia tăng nhiệt độ ( oC/phút) của than ôxy hóa ở nhiệt độ 237 oC, chỉ số tự cháy Sza’là tốc độ gia tăng nhiệt độ ( oC/phút) của than ôxy hóa được xác định ở nhiệt độ 190 oC. Trên cơ sở hai chỉ số trên, xác định được năng lượng hoạt hóa E của mẫu than. Chỉ số tự cháy Sza, Sza’ và năng lượng hoạt hóa E tương ứng với khuynh hướng tự cháy của than tại vị trí lấy mẫu trong vỉa than khai thác. Trên cơ sở chỉ số tự cháy Sza và năng lượng hoạt hóa E, phân loại mức độ tự cháy của than theo tiêu chuẩn. b. Thiết bị thí nghiệm Học viên Nguyễn Văn Nhuận15Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Thiết bị ESO-1, xem hình 1.5 được sử dụng để xác định khả năng tự cháy của than và được thiết kế, chế tạo tại Công ty Thiết kế - Ứng dụng Điện tử và Tin học INPRO - KATOWICE. Thiết bị giúp người dùng xác định được các chỉ số cháy Sza và Sza’. Thiết bị cần phải đặt trong phòng thí nghiệm với nhiệt độ trong phòng 20±50C, phía trên có chụp hút gió, đầu ra của hệ thống hút được dẫn tới khu vực ống thông gió của phòng. Điện áp cấp cho thiết bị là: 220V, 50 Hz và có tiếp đất. Hình 1.4. Thiết bị ESO-1 xác định chỉ số tự cháy Szavà năng lượng hoạt hóa E Ghi chú: 1: Lò kháng; 2: Cột lưu lượng; 3: Màn hình hiển thị nhiệt độ lò; 4: Màn hình hiển thị nhiệt độ mẫu than; 5: Cần đưa mẫu than; 6: Máy tính điều khiển c. Trình tự thí nghiệm Mẫu than sau khi được lấy tại gương lò, được gia công có dạng hình trụ với cỡ hạt từ 0,063 đến 0,075 mm. Khối than mẫu có chiều cao 9mm và đường kính 7,5 mm (xem hình 1.6), được gia công bằng cách nén một lượng than khoảng 0,3 ÷ 0,4gam với áp lực 2,28 kN trong khoảng thời gian 20 giây. Khối than mẫu có khoét lỗ để có thể đặt vào đầu của cảm biến nhiệt. Lỗ ở trên mẫu than vẫn còn một lớp than nén cách đáy 1mm, chiều dày của lớp than để lại nêu ở trên phụ thuộc vào lượng than dùng để nén thành mẫu. Khối than mẫu được đặt tại vị trí đầu cảm biến và đẩy vào trong buồng phản ứng để xác định khả năng tự cháy. Hình 1.5. Mẫu than dùng để xác định khả năng tự cháy Học viên Nguyễn Văn Nhuận16Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Nhiệt độ không khí trong buồng phản ứng ở đợt đo đầu tiên là 237 0C và cho đợt đo thứ hai là 1900C. Việc thí nghiệm kết thúc khi nhiệt độ của khối mẫu trong đợt đo đầu tiên vượt 2600C và đợt đo thứ hai vượt 2150C. d. Phương pháp tính toán Trên cơ sở các kết quả đo được phần mềm tính toán dựng đường tiệm cận với đường cong biến thiên nhiệt độ của khối than mẫu tại các điểm đoạn nhiệt (237 0C và 1900C). Tiệm cận trên được sử dụng để tính các chỉ số: - Đối với nhiệt độ 237oC: - Đối với nhiệt độ 190oC: Trong đó: t1, t2, t’1, t’2 - Nhiệt độ ,oC ; τ1, τ2, τ’1, τ’2 - Thời gian, phút. Trên cơ sở kết quả tính toán các chỉ số trên xác định được năng lượng hoạt hóa E [kJ/mol] cho quá trình, theo công thức: Năng lượng hoạt hóa E là lượng năng lượng nhỏ nhất mà tập hợp các phân tử cần có để xảy ra phản ứng hóa học. Giá trị E xuất hiện trong công thức Arrhenius: k = k o. thể hiện sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng k và nhiệt độ T. Trong đó: R là hằng số khí, ko là hệ số. e. Các thông số đạt được Xác định được chỉ số năng lượng hoạt hóa E và chỉ số tự cháy Sza. Đây là cơ sở để phân loại than tự cháy và xác định khả năng tự cháy của than. f. Phân loại mức độ tự cháy của than theo phương pháp Olpinski Trên cơ sở xác định chỉ số tự cháy Sza và năng lượng hoạt hóa E, phân loại mức độ tự cháy của than theo tiêu chuẩn Ba Lan PN-90/G-04558 theo bảng phân loại 1.2. Bảng 1.2. Phân loại than theo khả năng tự cháy Chỉ số tự cháy Năng lượng hoạt Phân loại than tự Khả năng tự cháy Sza,[0C/phút] hóa E, [kJ/mol] cháy của than > 67 I Rất thấp 46 67 đến 80 II Thấp Học viên Nguyễn Văn Nhuận17Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ < 46 III Trung bình > 42 > 80 100 < 42 IV Cao > 34 > 100 120 < 34 V Rất cao Không bình thường > 120 g. Kết quả thí nghiệm xác định khả năng tự cháy của than vỉa 10 cánh Bắc Với các mẫu than lấy tại vỉa 10 cánh Bắc Công ty than Mạo Khê, Trung tâm An toàn mỏ của Viện KHCN Mỏ tiến hành thí nghiệm và cho các kết quả, xem bảng 1.3. 3.2.2.2. Xác định tính tự cháy của than theo phương pháp nhiệt lượng ôxy hóa mẫu than. Cùng với việc xác định khả năng tự cháy của than theo phương pháp Olpinski, kết hợp xác định khả năng tự cháy của than theo phương pháp nhiệt lượng ôxy hóa mẫu than bằng thiết bị nhiệt lượng C80. Nhằm đánh giá và phân loại chính xác nhất về khả năng tự cháy của than. a. Mô tả phương pháp Phương pháp được quy định theo tiêu chuẩn Ba Lan để xác định nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình ôxy hóa than tại nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ tự nhiên của vị trí lấy mẫu than. Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình ôxy hóa mẫu than được xác định bằng cách: sử dụng 7g mẫu than được đựng trong cốc mẫu. Mẫu than được đặt trong buồng nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ tự nhiên tại vị trí lấy mẫu than ngoài thực địa trong dòng khí Ni tơ với lưu lượng khí 100ml/giờ trong vòng khoảng 16 giờ. Sau 16 giờ duy trì buồng nhiệt độ với nhiệt độ tự nhiên tại vị trí lấy mẫu than ngoài thực địa trong dòng khí ôxy với lưu lượng mức I = Học viên Nguyễn Văn Nhuận18Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ 65ml/giờ, mức II = 80ml/giờ, mức III = 95ml/giờ, mức IV = 110ml/giờ, mức V = 130ml/giờ, trong vòng khoảng 2 giờ. Thí nghiệm kết thúc xác định được nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình ôxy hóa than tại các mức 1 giờ và 2 giờ. Học viên Nguyễn Văn Nhuận19Chuyên ngành Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ B ản g 1. 3. B ản g ph ân lo ại kh ả nă ng tự ch áy củ a th an tại vỉ a 10 cá nh B ắc , C ôn g ty th an M ạo K hê th eo ph ươ ng Học viên Nguyễn Văn Nhuận20Chuyên ngành Khai thác mỏ

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh

81 tài liệu

1641 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.