Giải pháp hoàn thiện hệ thống thông gió khu mỏ cẩm thành, Công ty than Hạ Long đảm bảo sản lượng khai thác giai đoạn đến 2020

han hầm lò có sản lượng lớn 
trong Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản 
Việt Nam. Công ty gồm 03 khai trường (khu khai 
thác: Cẩm Thành, Tân Lập, Hà Ráng), kế hoạch 
năm 2017 với tổng sản lượng khoảng 1,65 triệu 
T/năm, và kế hoạch năm 2018 là 1,75 triệu T/
năm. Khu khai trường Cẩm Thành với kế hoạch 
khai thác năm 2017 là 400.000 T/năm, để đạt 
được sản lượng này khu mỏ phải huy động 03 
lò chợ khai thác và 08 gương lò đào. Theo kế 
hoạch thì khu Cẩm Thành sẽ là một khu vực 
phải tăng sản lượng lớn, giai đoạn đến năm 
2020 có thể tăng sản lượng lên khoảng 700.000 
T/năm và sẽ phải huy động tới 05 lò chợ vào 
khai thác [3]. Để tăng sản lượng khai thác của 
khu vực bắt buộc phải xây dựng kế hoạch khai 
thác tương ứng và dẫn đến cấu trúc của hệ 
thống thông gió phải thay đổi, thậm chí bị phá 
vỡ (thay đổi gần như hoàn toàn). Nhiệm vụ đặt 
ra là phải nghiên cứu áp dụng các giải pháp phù 
hợp để hoàn thiện hệ thống thông gió cho mỏ, 
nhằm đáp ứng các mục tiêu của công tác thông 
gió mỏ là đảm bảo môi trường và an toàn. Song 
phải đáp ứng tiêu chí về hiệu quả đầu tư.
2. Tính toán thông gió cho khu mỏ Cẩm 
Thành
2.1. Tính toán hiện trạng thông gió cho 
khu mỏ
2.1.1. Sơ đồ thông gió hiện tại của khu mỏ
Sơ đồ mạng gió mỏ hiện trạng khu vực được 
cấu trúc từ các đường lò với 3 lò chợ hoạt động 
và 8 gương lò chuẩn bị như trên giản đồ thông 
gió mỏ hình 1. Nhìn chung đây là mạng gió khá 
phức tạp. Khu mỏ được thông gió bằng phương 
pháp thông gió hút với một trạm quạt loại BD-II-
6-No15/2x55kW [3].
2.1.2. Tính lưu lượng gió hiện tại cho khu vực
Để tính toán lưu lượng gió chung cho mỏ ta 
áp dụng công thức [Trần Xuân Hà và nnk, 2014]:
 Qm= 1,1(Ksl. SQlc+SQcb+SQht + åQrg); m
3/s (1) 
 Trong đó:
1,1 – Hệ số kể đến sự phân phối gió không 
đều trong các luồng gió.
Ksl- Hệ số tính đến sự tăng sản lượng của lò 
chợ (chọn kt = 1.1).
åQrg - Tổng lưu lượng gió rò trong mỏ, m
3/s.
SQlc – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho 
gương lò chợ, m3/s.
SQcb – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho 
gương lò đào, m3/s.
SQht – Tổng lưu lượng gió cần thiết cho hầm 
trạm, m3/s.
Với hiện trạng khai thác khu vực, ta tính toán 
được có lưu lượng gió cho khu mỏ như sau [2]:
Qm= 1,1(1,1 x 17,0 + 16,8 + 4,36 + 5,6) = 50,01m
3/s
2.1.3. Tính hạ áp hiện tại cho khu vực
Như trên giản đồ hình 1 cho thấy khu mỏ có 
4 luồng gió chính. Để xác định được hạ áp của 
mỏ ta đi tính toán hạ áp của các luồng gió và 
áp dụng theo công thức [Trần Xuân Hà và nnk, 
2014]:
GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ KHU MỎ 
CẨM THÀNH, CÔNG TY THAN HẠ LONG ĐẢM BẢO SẢN LƯỢNG 
KHAI THÁC GIAI ĐOẠN ĐẾN 2020
 Nguyễn Cao Khải, Nguyễn Văn Thịnh, Đặng Vũ Chí
 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
 Biên tập: ThS. Phạm Chân Chính
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
49 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ
 Trong đó:
Shms: Tổng hạ áp gây ra do sức cản ma sát 
của các đoạn lò nối tiếp nhau theo một luồng 
gió, tính từ điểm gió vào đến điểm gió ra. Hạ áp 
này tính theo công thức [Trần Xuân Hà và nnk, 
2014]:
Trong đó:
iα : Hệ số sức cản khí động học ở đường lò 
thứ i trên luồng gió, kGS2/m4;
Li, Pi, Si : Chiều dài, chu vi, tiết diện của 
đường lò thứ i;
Qi : Lượng gió đi qua đường lò thứ i, m
3/s
ShCb: Tổng hạ áp do sức cản cục bộ tính 
theo một luồng gió, trong thực tế thường 
lấy từ (10 - 25%) Hms. 
Thay các thông số và tính toán có kết quả 
hạ áp mỏ như sau: h1 = 85,03 mmH2O (hạ áp 
luồng 1); h2 = 82,49 mmH2O (hạ áp luồng 2); h3 
= 78,80 mmH2O (hạ áp luồng 3) và h4 = 67,26 
mmH2O (hạ áp luồng 4). 
Để cân bằng hạ áp mỏ, ở đây áp dụng 
phương pháp cân bằng là sử dụng cửa sổ gió 
để điều chỉnh. Hạ áp mỏ được chọn là h1 = 
85,03 mmH2O.
2.1.4. Xác định chế độ làm việc hiện tại của 
quạt gió chính
* Xác định lưu lượng gió các quạt cần tạo ra
Để tính toán lưu lượng gió quạt cần tạo ra, ta 
áp dụng công thức sau [Trần Xuân Hà và nnk, 
2014]: 
Trong đó:
Kr – Hệ số rò gió tại trạm quạt, Kr = 1,15
Qm – Lưu lượng gió yêu cầu toàn mỏ, Qm = 
50,01 m3/s
Kết quả tính toán lưu lượng gió cho quạt như 
sau [2]: Qq = 57,51m
3/s.
* Xác định hạ áp quạt cần tạo ra
Hạ áp của quạt được tính theo công thức [1]:
 hq = (k1.Rm + Rtbq).Qq
2 , mmH2O (5) 
 Trong đó: 
k1- hệ số kể đến sự rò gió tại trạm quạt, k1 = 
1/kr
2, k1 = 0.76
Rm- sức cản mỏ: Đối với khu mỏ thì ta có sức 
cản của các nhánh đường lò tương ứng với 3 
trạm quạt như sau: Rm = 0.033998 kμ; 
Rtbq- sức cản nội bộ thiết bị quạt (Rtbq = a. p/
D4): Đối với các quạt gió chính của khu mỏ thì ta 
có sức cản của các nhánh đường lò tương ứng 
với 3 trạm quạt như sau: Rtbq = 0,0031; 
Thay vào ta có [2]: hq = 102,5 mmH2O = 
1025Pa;
* Xác định chế độ làm việc hợp lý của các 
quạt gió chính
Việc tính toán xác định chế độ làm việc của 
các quạt gió chính như sau:
- Phương trình đường đặc tính mỏ: h = 
0,030978.Q2;
- Chế độ làm việc của các quạt gió chính
Kết quả xác định chế độ làm việc của quạt 
gió chính như trên hình 2. Điểm làm việc là điểm 
B, với các thông số làm việc của quạt như sau: 
Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 59 m
3/s; Hạ áp quạt 
tạo ra: hct1 = 108,2 mmH2O = 1082Pa; Góc lắp 
.,
3
s
mQKQ mrq = (4)
Hình 1. Giản đồ thông gió hiện tại khu Cẩm Thành (năm 2017)
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ50
cánh của bánh công tác: θ = +250 và hiệu suất 
làm việc của quạt: η = 0,54.
2.2. Tính toán thông gió cho khu vực mỏ 
khi tăng sản lượng khai thác
Việc tính toán thông gió cho khu vực mỏ khi 
tăng sản lượng khai thác được tiến hành thực 
hiện tương tự như tính toán thông gió cho khu 
mỏ hiện tại, nhưng theo các thông số của khu 
mỏ khi tăng sản lượng khai thác. Kết quả tính 
toán như sau [Nguyễn Cao Khải, 2017]:
2.2.1. Sơ đồ thông gió của khu mỏ khi tăng 
sản lượng khai thác
Để đảm bảo sản lượng khu mỏ lên 700.000 
T/năm, khu Cẩm Thành tiến hành khai thác các 
vỉa than gồm: Vỉa 10 và vỉa 11. Khu mỏ phải 
huy động 5 lò chợ và 10 gương lò đào. Sơ đồ 
thông gió của mỏ được thể hiện như trên giản 
đồ thông gió hình 3.
2.2.2. Tính lưu lượng gió cho khu vực mỏ khi 
tăng sản lượng
Với điều kiện khi tăng sản lượng khai thác 
khu vực, ta tính toán được lưu lượng gió cho 
khu mỏ như sau:
Qm = 1,1(1,1 x 32,6 + 23,5 + 4,74 + 7,16) = 
78,38 m3/s
2.2.3. Tính hạ áp cho khu vực khi tăng sản 
lượng 
Như trên giản đồ thông gió hình 3, cho thấy 
mạng gió có 5 luồng gió chính. Kết quả tính 
toán hạ áp của các luồng gió cụ thể như sau: 
h1 = 118.81 mmH2O (Lò chợ V11 CB số 1 mức 
-50/+40); h2 = 113,45 mmH2O (Lò chợ V11 CB 
số 2 mức -50/+40); h3 = 126 mmH2O (Lò chợ 
V10 CB mức -50/-20); h4 = 130,58 mmH2O (Lò 
chợ V10 CN mức -50/-20); h5 = 125,81 mmH2O. 
(Lò chợ V11B CB mức -50/-20). Trong số 5 
luồng gió mỏ, có luồng h4 = 130,58 mmH2O (Lò 
chợ V10 CN mức -50/-20) là lớn nhất. Ta chọn 
hạ áp ở luồng h4 = 130,58mm H2O làm hạ áp 
chung của khu mỏ. Các luồng khác được điều 
chỉnh cân bằng hạ áp bằng việc đặt cửa sổ gió 
điều chỉnh.
2.2.4. Xác định chế độ làm việc của quạt gió 
chính khi tăng sản lượng
* Xác định lưu lượng gió các quạt cần tạo ra 
[2]
Kết quả tính toán lưu lượng gió cho các quạt 
như sau: Qq = 90,1m
3/s.
* Xác định hạ áp quạt cần tạo ra [2]
Hạ áp quạt cần tạo ra: hq = 197,3mm H2O = 
1973Pa;
* Xác định chế độ làm việc hợp lý của các 
quạt gió chính
Như vậy với đặc tính kỹ thuật và năng lực làm 
việc của loại quạt BD-II-6-No15/2x55kW hiện 
nay của khu mỏ đang sử dụng sẽ không đáp 
ứng thông gió cho mỏ nếu như chỉ sử dụng 1 
quạt hoạt động và để 1 quạt ở chế độ dự phòng. 
Chính vì vậy nếu phương án sử dụng quạt BD-
II-6-No15/2x55kW hiện có chỉ là giải pháp tạm 
thời trước mắt, còn về lâu dài phải tính việc đầu 
tư loại quạt gió mới. 
Khi sử dụng loại quạt BD-II-6-No15/2x55kW 
hiện có thì phải huy động cả 2 quạt cùng chạy 
với chế độ liên hợp song song gần nhau và 
không còn quạt dự phòng. Kết quả xác định chế 
độ làm việc của quạt như sau:
- Phương trình đường đặc tính mỏ: h = 
0,0243.Q2;
- Chế độ làm việc của các quạt gió chính
Kết quả xác định chế độ làm việc của quạt 
Hình 2. Đồ thị xác định chế độ làm việc hiện tại 
của quạt gió BD-II-6-No15 Khu Cẩm Thành,
Hình 3. Giản đồ thông gió khu Cẩm Thành, khi 
tăng sản lượng khai thác
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
51 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ
gió chính như trên hình 4. Điểm làm việc là điểm 
B, với các thông số làm việc của quạt như sau: 
Điểm làm việc là điểm Bct1; Lưu lượng bộ quạt 
tạo ra Qc = 91,3 m
3/s; Lưu lượng quạt tạo ra: 
Qct = 45,6 m
3/s; Hạ áp quạt tạo ra: hct = 195,1 
mmH2O = 1951Pa; Góc lắp cánh của bánh công 
tác: θ = 00 và Hiệu suất làm việc của quạt: η = 
0,77.
3. Giải pháp hoàn thiện hệ thống thông 
gió mỏ khi tăng sản lượng khai thác
3.1. Định hướng về phương pháp thông gió 
và vị trí đặt quạt
Công tác thông gió cho khu mỏ Cẩm Thành 
khi tiếp tục kế hoạch khai thác từ mức -50 lên +40 
vẫn tiến hành như hiện nay. Cụ thể là: Thông gió 
chung cho khu mỏ vẫn sử dụng phương pháp 
thông gió hút, với 01 trạm quạt gió chính như 
hiện nay: loại BD-II-6-No15/2x55kW) tại cửa lò 
mức +117. Tuy nhiên nếu sản lượng khu Cẩm 
Thành tăng trạm quạt này sẽ không đáp ứng, 
đề xuất: Nâng công suất của Trạm quạt gió mức 
+117 từ trạm quạt gió loại BD-II-6-N15/2x55kW 
lên loại quạt gió 2K56-N024 hay loại FBDCZ-
6-No24/2x315 kW hoặc loại quạt có công suất 
tương đương.
3.2. Định hướng về nhu cầu lượng gió chung 
cần đưa vào mỏ.
Lưu lượng gió chung của mỏ cần đảm bảo 
được nhu cầu gió sạch như hiện tại (khoảng 
57,5 m3/s) để duy trì phần sản xuất, đồng thời 
nếu khu Cẩm Thành huy động thêm lò chợ để 
tăng sản lượng khai thác theo kế hoạch, thì nhu 
cầu gió khu vực phía Cẩm Thành sẽ tăng, vì vậy 
phải có giải pháp tính toán phù hợp.
3.3. Giải pháp sử dụng quạt gió chính: 
Dự kiến lưu lượng gió cho mỏ khoảng 78,38 
m3/s. Có nghĩa là trạm quạt gió chính cần làm 
việc với năng lực lớn hơn, do vậy, loại quạt BD-
II-6-No15/2x55kW không còn đáp ứng. Lúc đó 
mỏ cần thay đổi loại quạt khác có công suất lớn 
hơn. Ở đây, nội dung nghiên cứu xét tới nhu cầu 
phát triển của mỏ tới giai đoạn sau năm 2025, vì 
vậy chúng tôi đề xuất sử dụng loại quạt 2K56-
No24 (hoặc loại quạt có công suất tương tự). Dự 
kiến tính toán chế độ làm việc của quạt gió loại 
2K56-No24 khi tăng sản lượng khai thác như 
trên hình 5.
- Chế độ làm việc của các quạt gió chính
Kết quả xác định chế độ làm việc của quạt 
gió chính như trên hình 5. Với các thông số làm 
việc của quạt như sau: Điểm làm việc là điểm 
Bct2; Lưu lượng quạt tạo ra: Qct = 87 m
3/s; Hạ áp 
quạt tạo ra: hct = 164,5 mmH2O; Góc lắp cánh 
của bánh công tác: θ = 2,50 và Hiệu suất làm 
việc của quạt: η = 0,74.
Hình 4. Đồ thị xác định chế độ công tác của quạt 
gió chính Khu Cẩm Thành, khi tăng sản lượng
(theo phương án sử dụng 02 quạt BD-II-6-
No15/2x55kW ghép liên hợp)
Hình 5. Đồ thị xác định chế độ công tác của quạt 
gió chính Khu Cẩm Thành, khi tăng sản lượng 
(theo phương án sử dụng quạt 2K56-No24)
Hình 6. Kết quả tính toán tối ưu chế độ làm việc 
hiện tại của quạt BD-II-6-No15/2x55kW
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
 KHCNM SỐ 1/2019 * AN TOÀN MỎ52
3.4. Giải pháp tối ưu chế độ làm việc của quạt 
gió chính
Để nâng cao hiệu quả thông gió mỏ cũng như 
giảm giá thành khai thác, chúng tôi đề xuất giải 
pháp sử dụng biến tần để điều chỉnh chế độ làm 
việc của quạt nhằm tối ưu chế độ làm việc của 
quạt gió chính, đáp ứng nhu cầu thông gió của 
mỏ, nhưng giúp cho việc sử dụng tiết kiệm, hiệu 
quả điện năng và đảm bảo an toàn môi trường 
[4], [5]. Việc tính toán hiệu quả áp dụng biến tần 
có thể được thực hiện bằng phần mềm tính toán 
như trên hình 6.
4. Kết luận
Việc tính toán thông gió hiện tại và khi tăng 
sản lượng khai thác theo kế hoạch cho thấy về 
cơ bản hệ thống thông gió khu mỏ vẫn đáp ứng 
yêu cầu như các đường lò, cửa chắn gió,... Tuy 
nhiên, trong tương lai năng lực yêu cầu thông gió 
mỏ sẽ lên tăng từ mức 57,51m3/s lên 90,01m3/s, 
ảnh hưởng lớn đến năng lực đáp ứng thông 
gió của trạm quạt gió chính, khi đó trạm quạt 
gió hiện tại không còn phù hợp. Để đáp ứng và 
nâng cao hơn nữa hiệu quả hoạt động thông gió 
mỏ, Công ty cần phải thực hiện một số giải pháp 
để hoàn thiện hệ thống thông gió như sau:
Các giải pháp trước mắt
Cần phải tăng cường công tác quản lý đặc 
biệt là công tác đóng mở cửa gió đảm bảo điều 
chỉnh bổ sung lượng gió cho lò chợ còn thiếu, 
để cải thiện điều kiện làm việc tốt hơn. Đồng 
thời phải luôn đảm bảo chất lượng đường ống 
gió tốt hơn, giảm rò gió tới mức tối đa khi thông 
gió cho các gương lò chuẩn bị; Gia công các 
cửa kiểm tra chế độ làm việc của quạt gió chính 
tại các trạm quạt. Gia công, sửa chữa các cửa 
chắn gió, đặc biệt là cửa gió ở cửa lò đặt trạm 
quạt gió chính, nhằm giảm tối đa lượng gió rò.
Định hướng chung về công tác thông gió khi 
tăng sản lượng khai thác
Khi khu vực Cẩm Thành đưa thêm lò chợ 
vào hoạt động để tăng sản lượng khu khai thác 
(hiện nay mới có 03 lò chợ hoạt động, do vậy khi 
tăng sản lượng có thể phải huy động tới 5 lò chợ 
hoạt động), cần phải có kế hoạch thay quạt gió 
chính loại BD-II-6-No15 bằng loại quạt có công 
suất lớn hơn như loại 2K56-No24 (hoặc tương 
đương); Đầu tư biến tần để điều chỉnh chế độ 
làm việc của quạt gió chính, nhằm tăng hiệu quả 
thông gió và giảm chi phí thông gió, góp phần 
giảm giá thành khai thác mỏ, đáp ứng tốt điều 
kiện an toàn và môi trường./.
Tài liệu tham khảo:
[1] Trần Xuân Hà và nnk, 2014. Giáo trình 
thông gió mỏ. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ 
thuật, Hà Nội.
[2] Nguyễn Cao Khải, 2017. Báo cáo tổng 
kết đề tài cơ sở mã số: T17-15, Nghiên cứu 
hoàn thiện hệ thống thông gió cho khu mỏ Cẩm 
Thành, Công ty than Hạ Long đảm bảo tăng 
sản lượng từ 400.000 T/năm lên 700.000T/năm. 
Trường Đại học Mỏ-Địa chất.
[3] Phòng Thông gió, 2017. Kế hoạch sản 
xuất và thông gió khu Cẩm Thành giai đoạn đến 
2017 và Kế hoạch dự kiến năm 2020. Công ty 
than Hạ Long-TKV. 
[4] Babak G.A, K.P. Bocharov, AT Volokhiev, 
1982. Main ventilation fans for underground 
mining. - M.: Nedra.
[5] V.V. Sobolev, 2007. Energy saving of 
electrical equipment for the main ventilation 
of mining enterprises//Mining Information and 
Analytical Bulletin. - Moscow. - No. 7.
Complete of the ventilation system at Cam Thanh coal mine, Ha Long Coal 
Company to ensure the exploitation output in the period up to 2020 
 Nguyen Cao Khai, Nguyen Van Thinh, Dang Vu Chi
 Hanoi University of Mining and Geology
Summary:
Basing on the current situation of the ventilation system at Cam Thanh coal mine area, Ha Long 
Coal Company, the paper has taken into account the plan when the mine increases its mining output 
in the period to 2020, and then, suggesting the appropriate solutions to improve the ventilation 
system, enabling the company to take initiative in the implementation of the long-term production 
plan, ensure safety in the working environment and reduce the cost of the mine ventilation work.