Các công trình thông gió, như cửa điều chỉnh gió, cửa gió, cổng gió và thành chắn, đóng vai trò thiết yếu trong hoạt động khai thác mỏ hầm lò, giúp điều chỉnh, dẫn hướng hoặc cách ly luồng gió. Trong số đó, cửa điều chỉnh gió là phương tiện quan trọng để cân bằng lưu lượng gió trong mạng thông gió, được bố trí tại các nhánh cần điều chỉnh hạ áp, kể cả trên những đường lò có người và phương tiện qua lại. Tuy nhiên, việc đóng mở cửa điều chỉnh gió thủ công hiện nay gây nhiều hạn chế như tốn nhân công và cản trở quá trình vận tải trong mỏ. Do đó, việc cải tiến các cửa này thành loại "đóng mở tự động" là cần thiết. Bên cạnh đó, luồng gió lưu thông trong đường lò thường mang theo lượng bụi lớn phát sinh từ quá trình khai thác. Nếu không được xử lý hiệu quả, lượng bụi này có thể gây bệnh nghề nghiệp cho công nhân, làm hư hỏng thiết bị cơ điện do lắng đọng trong rãnh quạt, bám dính vào cánh và trang thiết bị, tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ bụi, đồng thời gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Vì vậy, cần có giải pháp tính toán thiết kế và lựa chọn phương án "chống bụi hợp lý cho các luồng gió thải trên các nhánh cần điều chỉnh hạ áp mỏ". Mặt khác, trong những năm gần đây, khai thác hầm lò ngày càng đi sâu, mức độ cơ giới hóa tăng cao, kéo theo đó là sự hiện diện của đường nước và đường khí nén đến tận khu vực khai thác. Áp lực từ các đường nước và khí nén này có thể được tận dụng hiệu quả để triển khai các giải pháp lọc bụi tiên tiến, cũng như tạo ra lực để thực hiện cơ cấu đóng mở cửa tự động. Việc tận dụng nguồn lực sẵn có này sẽ giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư cho hệ thống máy móc, thiết bị đi kèm, tiết kiệm năng lượng cho các khâu tự động và thông gió, từ đó nâng cao năng suất và hiệu quả khai thác than. Đây là một trong những yêu cầu cấp bách đặt ra trong thực tiễn khai thác mỏ hiện nay.

Do đó, việc tính toán thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho cửa điều chỉnh gió và giải pháp chống bụi hợp lý trên các đường lò có đặt cửa điều chỉnh gió, dựa trên các nguồn khí nén và nguồn nước hiện có của mỏ, là một nhiệm vụ thiết yếu và có ý nghĩa thực tiễn cao. Mục tiêu của nhiệm vụ này là nâng cao hiệu quả khai thác than, giảm bớt nhân công vận hành, bảo vệ sức khỏe người lao động, bảo vệ môi trường và tiết kiệm điện năng sử dụng. Tập hợp các giải pháp nêu trên, bao gồm cửa điều chỉnh gió được trang bị hệ thống điều khiển đóng mở tự động cùng với giải pháp chống bụi cho luồng gió thải đi ra khỏi lò chợ trên các nhánh cần điều chỉnh hạ áp mỏ để cân bằng lưu lượng gió, tạm được gọi là “Hệ thống cửa giảm bụi đóng mở tự động cho luồng gió thải của các phân xưởng khai thác than mỏ hầm lò”.

Với những lý do trên, ThS. Nguyễn Thị Bích Hậu và các cộng sự tại Trung tâm Hỗ trợ Tiến Bộ Kỹ thuật Mỏ đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo Hệ thống cửa giảm bụi đóng mở tự động cho luồng gió thải của các phân xưởng khai thác than mỏ hầm lò”. Đề tài này nhằm đạt được các mục tiêu cụ thể sau:

- Tính toán thiết kế và chế tạo cửa điều chỉnh gió đảm bảo các yêu cầu về mặt cơ khí cũng như cân bằng lưu lượng gió cho mạng thông gió theo thiết kế của mỏ.

- Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống lọc bụi phù hợp cho các luồng gió thải đi ra khỏi lò chợ trên các nhánh cần điều chỉnh hạ áp mỏ, sử dụng nguồn nước có áp lực cao hiện có trong các mỏ.

- Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển đóng mở cửa tự động bằng cách sử dụng nguồn khí nén hiện có trong các mỏ.

Sau thời gian triển khai, đề tài đã hoàn thành toàn bộ các nội dung đăng ký, cho ra những kết luận quan trọng. Các sản phẩm của đề tài, bao gồm hồ sơ và sản phẩm chế tạo mẫu, đều dựa trên nghiên cứu lý thuyết, mô hình và thực nghiệm. Sản phẩm mẫu hoạt động ổn định với khả năng đóng mở cửa tự động tin cậy, hệ thống có khả năng lọc hơn 60% lượng bụi trong không khí mỏ, mức độ cản trở lưu thông gió dưới 5%, đồng thời đảm bảo tiêu chuẩn phòng nổ TCVN7079.

Sản phẩm mẫu đã được đánh giá thử nghiệm kỹ thuật tại phòng thí nghiệm của Đại học Mỏ - Địa chất và tại hiện trường mỏ của Công ty 35 - Chi nhánh Tổng Công ty Đông Bắc. Kết quả thử nghiệm cũng được chức thực độc lập bởi Trung tâm Kiểm định KTAT Hà Nội (thuộc Sở Lao động Thương binh và Xã hội Hà Nội) và Viện Khoa học Kỹ thuật An toàn - Sức khỏe Môi trường. Các thông số kỹ thuật của sản phẩm mẫu đều đạt hoặc vượt yêu cầu đăng ký ban đầu trong thuyết minh đề tài.

Các kết quả nghiên cứu của đề tài bao gồm báo cáo về cửa điều chỉnh gió, hiện trạng bụi, giải pháp lọc bụi trong đường lò, tính toán thiết kế hệ thống đóng mở tự động cho cửa điều chỉnh gió, cùng bộ quy trình công nghệ chế tạo, lắp đặt, thử nghiệm và vận hành. Những tài liệu này sẽ được ứng dụng vào thực tế sản xuất. Công tác nghiên cứu cũng đã góp phần vào việc công bố khoa học, đào tạo đội ngũ kỹ sư trẻ và công nhân lành nghề, nâng cao năng lực quản lý chuyên môn nghiệp vụ và tay nghề cho cán bộ tham gia đề tài. Kết quả nghiên cứu còn bổ sung một sản phẩm nội địa hóa mang tính đa ngành (thông gió, lọc bụi, cơ khí, cơ điện, điện tử, động khí nén), phù hợp với chủ trương nội địa hóa sản phẩm ngành than của Chính phủ.

Việc thực hiện đề tài đã tạo điều kiện cho các nhà khoa học, chuyên gia và thợ lành nghề phối hợp nghiên cứu, đóng góp kiến thức và kinh nghiệm để nâng cao năng lực chế tạo nội địa hóa sản phẩm ngành than của Việt Nam. Đặc biệt, các giải pháp về lọc bụi và thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động bằng khí nén được nghiên cứu trong đề tài có tính phổ quát cao, không chỉ phù hợp cho đối tượng nghiên cứu mà còn có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng khác trong khai thác mỏ hầm lò.

Kết quả đề tài mang lại giá trị thực tiễn và ứng dụng cao, đáp ứng yêu cầu chế tạo các sản phẩm có hàm lượng khoa học lớn, phù hợp với định hướng của Chính phủ và lộ trình nội địa hóa sản phẩm trong ngành than

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21008/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)