Thiết kế thông gió cục bộ trong mỏ hầm lò bằng phần mềm Aghwen-3.0 ở Ba Lan

42 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Tóm tắt: 
 Bài báo trình bày nguyên tắc lựa chọn các yếu tố thông gió bằng chương trình máy tính AGHWEN 
3.0, cho phép dự báo điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm không khí) dọc theo đường lò và dự báo 
lượng khí mê tan thoát ra nếu như đường lò được đào trong than.
THIẾT KẾ THÔNG GIÓ CỤC BỘ TRONG MỎ HẦM LÒ 
BẰNG PHẦN MỀM AGHWEN-3.0 Ở BA LAN
Th.S. Đỗ Mạnh Hải 
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
Biên tập: ThS. Phạm Chân Chính
1. Mở đầu
Bài báo trình bày nguyên tắc lựa chọn các 
yếu tố thông gió bằng chương trình máy tính 
AGHWEN 3.0. Trên dữ liệu thiết kế cơ bản của 
đường lò cục bộ, chương trình sẽ xác định lượng 
gió cần thiết cho gương lò, cho phép dễ dàng 
lựa chọn ống gió, quạt gió. Việc lựa chọn loại 
quạt gió, các yếu tố của ống gió cho phép nhanh 
chóng tính toán lượng không khí trong đường 
lò và kiểm tra theo lưu lượng gió yêu cầu của 
đường lò.
Chương trình AGHWEN 3.0 cho phép dự 
báo điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm không 
khí) dọc theo đường lò và dự báo lượng khí mê 
tan thoát ra nếu như đường lò được đào trong 
than. Theo đó, ngoại trừ các yếu tố hình học 
của đường lò, cần xác định tiến độ đào lò, loại 
đá, nhiệt độ ban đầu trong đá, các yếu tố của 
vỉa than, động cơ, thiết bị điện trong đường lò, 
phương pháp khai thác sử dụng [1, 12].
Phần tiếp theo sẽ trình bày thiết kế thông gió 
cục bộ, dự báo điều kiện vi khí hậu và dự báo độ 
thoát khí mê tan thoát vào đường lò.
2. Mô tả chương trình máy tính AGHWEN 
3.0
2.1. Các yếu tố thiết kế và lựa chọn hệ 
thống thông gió cục bộ
Thiết kế thông gió cục bộ bắt đầu từ việc xác 
định các yếu tố hình học cơ bản của đường lò 
(chiều dài, chiều rộng, mặt cắt) và phương pháp 
đào lò. Chương trình có khả năng tính toán cho 
đường lò đào bằng máy Combai hoặc đào bằng 
Hình 1. Xác định các yếu tố thiết kế đường lò.
Bao gồm: tên mỏ, tên đường lò, phương pháp đào lò, loại vì chống, kích thước vì chống, chiều dài đường 
lò, tiết diện đường lò, chiều rộng đường lò, độ dốc đường lò, tiến độ đào lò, chiều dày vỉa than trong mặt cắt 
đường lò.
 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ 43
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
khoan nổ mìn. Hình 1 mô tả các thông số thiết kế 
cho đường lò trong chương trình AGHWEN 3.0.
Tiếp theo cần xác định phương pháp phá vỡ 
đất đá trong đường lò thiết kế, nhiệt độ ban đầu 
của đá, độ chứa khí mê tan của vỉa, các yếu tố 
dòng không khí vào gương lò (lưu lượng gió, độ 
ẩm tương đối, áp suất khí quyển).
Để tiến hành tính toán lượng gió cần thiết cho 
gương lò cần dự báo độ thoát khí mê tan thoát 
vào đường lò. Chương trình máy tính AGHWEN 
3.0 có khả năng dự báo độ thoát khí mê tan vào 
đường lò dựa trên việc lựa chọn phương pháp 
dự báo: Phương pháp của mỏ thực nghiệm 
“Barbara-Ba Lan, phương pháp của Viện mang 
tên A.A. Skoczyńskiego-LB Nga.
Trên cơ sở dữ liệu cơ bản, có thể tính toán 
lưu lượng gió cần thiết cho gương lò để đảm 
bảo:
- Vận tốc gió tối thiểu đi qua mặt cắt ngang 
của đường lò theo quy định.
- Nồng độ khí mê tan cho phép trong đường 
lò.
- Điều kiện vi khi hậu khi đào lò sử dụng vật 
liệu nổ công nghiệp.
Xác định các yếu tố đường lò, điều kiện mỏ-
địa chất và tính toán lưu lượng gió cần thiết cho 
đường lò, từ đó lựa chọn hệ thống thông gió cục 
bộ phù hợp.
Khi thông gió hỗn hợp với hệ thống thông 
gió đẩy chính, có thể thực hiện việc lựa chọn hệ 
thống hút bụi và hệ thống điều hòa không khí cục 
bộ trong đường lò.
Khi thông gió hỗn hợp với hệ thống thông gió 
hút chính, có thể lựa chọn trạm làm mát và điều 
hòa không khí trước gương từ đường ống gió 
đẩy. Đường ống gió đẩy thêm có thể đặt trong 
vùng sát gương lò bằng ống gió xoáy. Trên hình 
2 là cửa sổ chương trình AGHWEN 3.0 đã được 
lựa chọn cho hệ thống thông gió cục bộ. 
Sau khi lựa chọn hệ thống thông gió, giai 
đoạn tiếp theo của thiết kế là lựa chọn các yếu 
tố ống gió.
2.2. Lựa chọn ống gió
Để đảm bảo việc trao đổi không khí được liên 
tục trong đường lò, sử dụng các ống gió hoàn 
chỉnh được ghép nối bằng những đoạn ống gió 
kim loại (nối kiểu trượt hoặc mặt bích) hoặc vải 
nhựa. Trong điều kiện khai thác mỏ và các hiểm 
họa tự nhiên có thể sử dụng các kiểu loại ống 
gió đặc biệt [1, 4, 6, 7, 8, 9, 10]. Ống gió có thể 
là một hoặc nhiều loại ống gió khác nhau tính từ 
bề mặt gương. 
Trong giai đoạn thiết kế có thể xác định được 
tổn thất gió theo loại ống gió được lựa chọn. 
Trong chương trình AGHWEN-3.0, sau khi nhập 
dữ liệu đầu vào, lựa chọn loại ống gió, chương 
trình máy tính cho phép lựa chọn 3 chủng loại 
ống gió khác nhau (hình 3) với các thông số đặc 
trưng của ống gió là đường kính D (mm) và sức 
cản đơn vị [N.s2/m-9].
Hệ số rò gió k được xác định bởi chất lượng 
ống gió. Trong chương trình AGHWEN-3.0, cho 
phép lựa chọn 9 loại độ kín theo tiêu chuẩn PN-
G-43024:1999. Trong quá trình tính toán lựa 
chọn ống gió, phải tính toán thêm các yếu tố sức 
cản của các thiết bị như: khay ống gió, ống gió 
xoáy, đoạn cong, sức cản đầu vào và ra của ống 
gió, sức cản trung bình thay đổi trong ống gió.
Chương trình cũng có khả năng lựa chọn thiết 
bị hút bụi cho cả hệ thống thông gió hút cũng như 
hệ thống thông gió hỗn hợp. Nguyên tắc để tính 
toán, lắp đặt hệ thống hút bụi phải áp dụng theo 
các quy định hiện hành [8, 9, 10]. Chương trình 
Hình 2. Lựa chọn hệ thống thông gió cục bộ
Bao gồm các yếu tố: phương pháp thông gió cục bộ, hút bụi, làm mát không khí trong đường ống gió.
44 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
máy tính cũng có thể lựa chọn bộ thu gom bụi 
áp dụng cho cả hệ thống thông gió hút và thông 
gió đẩy. Bộ thu gom bụi này có thể thay thế và 
thời gian thay phụ thuộc vào hiệu suất của thiết 
bị. Trong trường hợp tính toán không đúng hiệu 
suất máy hút bụi, chương trình sẽ thông báo lỗi 
về máy hút bụi.
Trong trường hợp nguy hiểm về nhiệt độ có 
thể xảy ra trong đường lò, phải tính toán dự báo 
điều kiện vi khí hậu từ khi sử dụng máy làm mát. 
Chương trình cũng chứa cơ sở dữ liệu của các 
máy làm mát.
2.3. Lựa chọn quạt gió
Bản chất của việc lựa chọn các yếu tố thông 
gió là lựa chọn, phân tích điểm làm việc của 
quạt gió trên các đường đặt tính của quạt. Trong 
chương trình có dữ liệu 36 đường đặt tính quạt 
gió hiển thị đa thức bậc 2 và thêm các dữ liệu khi 
quạt gió kết nối song song hoặc nối tiếp. Chi tiết 
đường đặc tính của quạt gió và tính toán điểm 
làm việc của quạt được xác định bằng điểm công 
tác [10]. Chương trình cũng có khả năng hiển thị 
Hình 3. Các yếu tố thiết kế ống gió
Bao gồm: chiều dài đường lò, loại vật liệu làm ống gió, đường kính ống gió, sức cản ống gió, góc cua 
đoạn nối ống gió, chiều dài đoạn cua, đoạn kết thúc ống gió có thiết bị tạo xoáy, kiểu loại thiết bị tạo xoáy, 
khoảng cách ống gió đến bề mặt gương lò.
Hình 4. Đồ thị điểm công tác của quạt gió với ống gió rò
Gồm các thông số: đặc tính ống gió (đường mầu đỏ) – đặc tính quạt gió (đường mầu xanh); 
giá trị hạ áp; giá trị lưu lượng gió
 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ 45
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Yếu tố Đơn vị
Biến 
thể a
Ví dụ 1 Ví dụ 2 Ví dụ 3
Biến thể 
b
Biến 
thể a
Biến 
thể b
Biến 
thể a
Biến thể 
b
Dữ liệu đầu vào
Chiều dài đường lò m 800 1300 1600
Loại vật liệu chống − V32/12/4/A V29/8/A V21/10A
Góc dốc đường lò Độ 0 15 0
Tốc độ tiến gương m/ngày 4 16 16
Cách đào lò − MV Combai Combai
Động cơ điện sử dụng trong lò kW 110 550 470
Nhiệt độ trong đá oC 43 41 38
Đá ngậm nước − Khô Ướt Khô
Độ chứa khí mêtan của vỉa m
3CH4/
Mgcsw
0 8 6,78
Các yếu tố 
ảnh hưởng 
đến dòng 
không khí
Lưu lượng m3/min 1710 1360 1530
Nhiệt độ oC 25 23 24
Độ ẩm g/kg 15,85 15,00 13,76
Áp suất hPa 1072,1 1060 1050
Nồng độ CH4 % obj. 0 0,15 0,2
Kết quả tính toán
Dự báo độ thoát khí tương đối − − − 3,29 3,29 3,38 3,38
Vật liệu nổ tiêu thụ trong 1 lần nổ mìn kg 6 6 0 0 0 0
Lưu lượng gió yêu cầu trong đường 
lò m
3/min 320 320 235 235 320 320
Hệ thống thông gió − Đẩy Đẩy Hút Hút Đẩy Đẩy
Loại ống gió − Nhựa Nhựa Sắt Sắt Sắt Sắt
Đường kính trung bình ống gió mm 800 800 1000 1000 1000 1000
Chất lượng rò gió − Tốt vừa Tốt vừa Tốt ít Tốt ít Tốt vừa Tốt vừa
Khay ống gió − − − − −
Ống gió xoáy − − − − − WIR-700 WIR-700
Thiết bị làm mát − − DV-29 − DV-29 - DV-29
Vị trí thiết bị làm mát m 0 200 0 200 0 180
Nhiệt độ không khí trong gương lò oC 27,8 19,5 31,8 17,6 30,8 15,8
Nhiệt độ không khí trên đường gió 
thải
oC 29,4 24,8 23,0 23,0 30,4 22,1
Quạt gió
Chủng loại − WLE-1004A/1
WLE-
1004A
WLE-
1003B
WLE-
1003B
WL-
SIGMA
WL-
SIGMA
Công suất Pa 2650 2650 1760 1760 2250 2250
Hiệu suất m3/min 660 660 770 770 740 740
Hút bụi
Chủng loại − − − OM-1000
OM-
1000 UO-630 UO-630
Hiệu suât m3/min − − 770 770 260 260
Lưu lượng không khí trong gương lò m3/min 430 460 300 300 380 380
Bảng 1. Dữ liệu đầu vào và kết quả tính toán thiết kế
46 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
đồ họa điểm làm việc của quạt từ các đường đặc 
tính đã cài đặt (hình 4).
Việc tính toán sẽ được trình bày trong 3 ví dụ
3. Các ví dụ về việc sử dụng AGHWEN-3.0 
trong thiết kế thông gió
Tính toán thiết kế thông gió cho 3 gương lò 
cục bộ để giới thiệu khả năng của chương trình 
máy tính AGHWEN-3.0 trong việc thiết kế thông 
gió cục bộ. Các ví dụ khác nhau về cách thức 
đào lò và hệ thống thông gió được sử dụng đã 
đề cập trong bài báo này. Trong mỗi ví dụ có xem 
xét đến khả năng không làm mát (biến thể a) và 
làm mát không khí (biến thể b).
Dữ liệu đầu vào các yếu tố thiết kế đường lò, 
các yếu tố thông gió trong đường lò và các kết 
quả tính toán thể hiện trong bảng 1.
Trong điều kiện thông gió không thích hợp, 
phải thay đổi các yếu tố lắp đặt ống gió và quạt 
gió. Trong tùy chọn “nâng cao” có thể nhập hệ số 
riêng từ thuật toán tính toán theo chế độ tắt “chế 
độ tự động”.
Chương trình AGHWEN-3.0 có khả năng mô 
phỏng nhiệt độ không khí và nồng độ khí mê tan 
dọc theo đường lò theo dạng bảng biểu và đồ 
Hình 5. Phạm vi phân bố nhiệt độ không khí trong đường lò trong ví dụ 1a
Gồm các yếu tố:nhiệt độ trong đường lò (đường mầu xanh), nhiệt độ trong ống gió (đường mầu đỏ), 
nhiệt độ, chiều dài đường lò, nhiệt độ tương ứng đầu vào và đầu ra của ống gió và đường lò.
Hình 6. Phạm vi phân bố hàm lượng khí mê tan trong đường lò trong ví dụ 2
Bao gồm các yếu tố: nồng độ khí mê tan trong đường lò theo kết quả dự báo, nồng độ khí mê tan 
tương ứng từ gương lò đến luồng gió ra
 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ 47
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
họa, tính toán dựa trên mô hình toán học [2, 6, 
7, 10, 12]. Trên hình 5 cho thấy sự phân bố nhiệt 
độ không khí cho dữ liệu thiết kế trong ví dụ 1a 
trên bảng 1, trong hình 6 là hàm lượng khí mê 
tan trong ví dụ 2. 
Hình 7 cho thấy sự phân phối nhiệt độ không 
khí với bộ làm mát DV-290 trong ví dụ 3b.
Sử dụng chương trình máy tính AGHWEN-3.0 
có khả năng tính toán và lựa chọn các giải pháp 
thông gió tối ưu từ những hiểm họa tự nhiên có 
thể xảy ra.
Khi quá trình tính toán hoàn thành, các kết 
quả tính toán sẽ được lưu trên đĩa hoặc in trên 
giấy. Kết quả tính toán in trên giấy dưới dạng 
báo cáo thiết kế thông gió cục bộ phù hợp với 
các quy định hiện hành.
4. Kết luận
Việc thiết kế thông gió cục bộ là rất quan trọng 
khi khai thác các vỉa có nguy hiểm về khí mê tan 
và nhiệt độ. Trong điều kiện khai thác mỏ, phải 
chú ý đến độ kín của ống gió, tránh rò gió, vì 
đây là một yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả 
thông gió trong đường lò cục bộ. 
Sử dụng chương trình máy tính AGHWEN-3.0 
có thể rút ngắn thời gian thiết lập các yếu tố 
thông gió cục bộ tối ưu. 
Chương trình cũng có khả năng dự báo độ 
thoát khí mê tan thoát vào đường lò và xác định 
nhiệt độ trong đường lò có tính đến việc làm mát 
không khí.
Dữ liệu phục vụ cho việc tính toán bằng 
chương trình AGHWEN-3.0 dựa trên sự phong 
phú của các chủng loại ống gió, quạt gió, hút bụi, 
làm mát và các thiết bị ống gió đi kèm trong các 
mỏ hầm lò ở Ba Lan./.
Tài liệu tham khảo:
1. Pawiński J., Roszkowski J., Strzemiński J., 
Przewietrzanie kopalń. Katowice, Wyd. „Śląsk” 
1995.
2. Pawiński J., Roszkowski J., Ruch powietrza 
w przewodach z uwzględnieniem strat. Archiwum 
Górnictwa, t. 10, z. 4, 1965.
3. Pawiński J., Roszkowski J., Szlązak N., Tor 
A., The distribution of methane concentration in 
drifts being excavated with continuous miners. 
26th International Conference of Research 
Mining Institutes, Katowice, 1995.
4. Pawiński J., Roszkowski J., Szlązak N., 
Zmiany koncentracji metanu w wyrobiskach 
korytarzowych. Archiwum Górnictwa, t. 42, z. 3, 
1995.
5. Pawiński J., Straty powietrza w 
lutniociągach w świetle przepływów z wymianą 
masy. Archiwum Górnictwa, t. 12, z. 3, 1968.
6. Szlązak N., Tor A., Distribution of methane 
concentration in mining galleries excavated with 
continuous miners with regard to air leakages. 
Archives of Mining, vol. 42, No. 4, 1997.
7. Szlązak N., Tor A., Mining research into the 
distribution of methane concentration in mining 
galleries ventilated by duct lines. Archives of 
Mining, vol. 43, No. 1, 1998.
8. Szlązak N., Szlazak J., Tor A., Obracaj D., 
Borowski M., Ventilation systems in dead-end 
Hình 7. Phạm vi phân bố nhiệt độ không khí trong đường lò trong ví dụ 3b
(Trong ống gió –đường mầu đỏ, trong đường lò – đường mầu xanh)
48 KHCNM SỐ 6/2019 * AN TOÀN MỎ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
headings with coal dust and methane hazard. 
30th International Conference of Safety in Mines 
Research Institutes, Johannesburg 5–9 October 
2003.
9. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M., 
Systemy przewietrzania ślepych wyrobisk 
ślepych w kopalniach węgla kamiennego. 
Przegląd Górniczy, nr 7–8, 2003
10. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M., 
Optymalny dobór parametrów wentylacji lutniowej 
dla wyrobisk korytarzowych przy wykorzystaniu 
programu komputerowego AGHWEN. Kwartalnik 
AGH Górnictwo, r. 25, z. 3, 2001.
11. Szlązak N., Szlązak J., Tor A., Systemy 
przewietrzania ślepych wyrobisk ślepych w 
kopalniach węgla kamiennego w warunkach 
zagrożenia metanowego i pyłowego. Kraków, 
UWND AGH 2003.
12. Wytyczne prowadzenia robót górniczych 
w warunkach zagrożenia klimatycznego 
w kopalniach eksploatujących złoże na 
dużych głębokościach. Dokumentacja GIG nr 
01.4.05.05./NO1/81D2
 Design on local ventilation in underground mines by software
of AGHWEN-3.0 in Poland
MSc. Do Manh Hai, Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology
Abstract:
The paper presents the principle of selecting ventilation elements by AGHWEN 3.0 computer pro-
gram, which allows forecasting microclimate conditions (temperature, air humidity) along longwalls 
and forecasts the amount of escaped methane gas if roadways are drifted.