BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN - KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIÁ THỦY LỰC CHỈNH THỂ CÓ LỰC CHỐNG ĐẾN 160 TẤN TẬP I THUYẾT MINH BÁO CÁO ThS. ĐÀM HẢI NAM 7276 31/3/2009 HÀ NỘI - 2008 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 2 BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN - KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV ***** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIÁ THỦY LỰC CHỈNH THỂ CÓ LỰC CHỐNG ĐẾN 160 TẤN MÃ SỐ: BCTK.01NN/08 - GTLCT CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ: VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI DUYỆT VIỆN Đàm Hải Nam HÀ NỘI - 2008 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 3 NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN TT Họ và tên Chức danh, nghề ngiệp Cơ quan 1 Đàm Hải Nam ThS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV 2 Trần Đức Thọ ThS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV 3 Hoàng Văn Vĩ ThS. Máy mỏ Viện CK NL & Mỏ - TKV 4 Nguyễn Quốc Tính KS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 6 Hà Thị Thúy Vân KS. Kinh tế Viện CK NL & Mỏ - TKV Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 4 TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài “Nghiên cứu thiết kế giá thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160T” có mục đích là khảo sát tình hình nghiên cứu, sử dụng các loại thiết bị chống giữ mỏ hầm lò trong nước và trên thế giới; kết hợp giữa lý thuyết tính toán và điều kiện thực tế ở Việt Nam, từ đó lựa chọn nghiên cứu, thiết kế thiết bị chố ng phù hợp với điều kiện của các mỏ than hầm lò Việt Nam. Từ mục đích trên, đề tài được thực hiện theo các bước: - Phân tích tình hình sử dụng và đặc tính kỹ thuật, khả năng làm việc của các thiết bị chống giữ, lựa chọn công nghệ chống giữ bằng giá thủy lực chỉnh thể. - Lựa chọn các thông số tính toán thiết kế, lập bản vẽ thi ết kế. - Lập quy trình công nghệ chế tạo, hướng dẫn sử dụng vận hành giá thủy lực chỉnh thể. Sản phẩm của đề tài đã được Công ty Chế tạo máy - TKV chấp nhận và đưa vào phục vụ công tác chế tạo thực nghiệm. Ngoài ra sản phẩm còn đăng ký thực hiện 01 dự án cấp Nhà nước và đã được phê duyệt. Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 5 MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI 4 MỞ ĐẦU 6 Chương I: TỔNG QUAN CHUNG Error! Bookmark not defined. I.1. SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC THAN HẦM LÒ Ở VIỆT NAM 8 I.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ TRONG MỎ THAN HẦM LÒ 10 I.2.1. Sơ lược về các thiết bị chống giữ trong mỏ than hầm lò trên thế giới và tình hình nghiên cứu phát triển 10 I.2.2. Các thiết bị chống giữ trong mỏ than hầm lò Việt Nam và tình hình nghiên cứu phát triển 13 Chương II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM 21 II.1. YÊU CẦU VÀ ĐẶC ĐIỂM VỀ THIẾT BỊ 21 II.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM 22 II.2.1. Cơ sở lựa chọn phương án sản phẩm 22 II.2.2. Lựa chọn sản phẩm 22 Chương III: TÍNH TOÁN LẬP TÀI LIỆU THIẾT KẾ 27 III.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM 27 III.1.1. Xác định vật liệu chế tạo cho các chi tiết 27 III.1.2. Xây dựng mô hình tính toán giá thủy lực 28 III.1.3. Tính toán lực di chuyển mái 33 III.2. LẬP TÀI LIỆU THIẾT KẾ 36 Chương IV: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 38 IV.1. CƠ SỞ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 38 IV.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 KẾT LUẬN 39 KIẾN NGHỊ 40 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 6 MỞ ĐẦU Ngành than trong những năm gần đây tăng trưởng rất mạnh, đặc biệt là sản lượng khai thác than hầm lò. Trong tương lai sản lượng khai thác than bằng phương pháp hầm lò sẽ đóng vai trò chủ lực trong sản lượng khai thác hàng năm của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV). Đạt được thành tích đó là nhờ đổi mới công nghệ, thiết bị và tổ chức, quản lý trong TKV trong những năm gần đ ây. Một trong những hướng đổi mới công nghệ và thiết bị trong khai thác than hầm lò là sử dụng cột thủy lực đơn kết hợp với xà kim loại và giá thủy lực di động trong lò chợ. Sử dụng cột chống thủy lực đơn kết hợp với xà kim loại và giá thủy lực di động trong lò chợ đã làm tăng năng suất, đảm bảo an toàn lao động và có hiệu quả rõ rệt so v ới việc sử dụng gỗ chống lò, cột chống ma sát, xà kim loại trước đây. Tiến lên một bước nữa, TKV đã đưa vào sử dụng tổ hợp giá thủy lực di động. Giá thủy lực chỉnh thể vừa có tính năng như giàn chống thủy lực, các giá được liên kết với nhau nhờ xà đỡ thành tổ hợp khung cứng, giá thủy lực có tính thích ứng cao điều khiển đơ n giản, linh hoạt, giá thành rẻ nhiều so với giàn chống thủy lực tự hành, phù hợp với điều kiện khai thác hiện nay. Trên cơ sở đó Bộ Công Thương đã giao cho Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV triển khai đề tài "Nghiên cứu thiết kế giá thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160T” theo Quyết định số 1999/QĐ-BCT ngày 03 tháng 12 năm 2007. Song song với quá trình thực hiện đề tài, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV đã kết hợp với Công ty Chế tạo máy - TKV đưa bộ bản vẽ thiết kế giá thủy lực chỉnh thể vào chế tạo thực nghiệm. Ngoài ra Viện còn đăng ký xin thực hiện dự án "Chế tạo thử nghiệm giá chống thủy lực di động phục vụ khai thác than hầm lò Việt Nam” và được phê duyệt theo Quyết định số 2556/QĐ-BKHCN ngày 12 tháng 11 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ về việc phê duyệt các tổ chức và cá nhân trúng tuyển chủ trì thực hiện dự án thuộc chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2006- Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 7 2010 “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ cơ khí chế tạo”, mã số KC.05/06-10; Trong quá trình thực hiện, chúng tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công Thương, lãnh đạo Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV, cùng tất cả các chuyên gia và các đồng nghiệp trong và ngoài Viện đã nhiệt tình giúp đỡ hoàn thành đề tài. Nhóm thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 8 Chương I: TỔNG QUAN CHUNG I.1. SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC THAN HẦM LÒ Ở VIỆT NAM Trong vòng gần 10 năm trở lại đây, sản lượng khai thác than ở nước ta tăng mạnh, đặc biệt là sản lượng khai thác than hầm lò, do việc đồng loạt các mỏ đều áp dụng những thiết bị hiện đại tiên tiến, có công suất lớn, áp dụng dây chuyền cơ giới hoá đồng bộ trong khai thác, Trong Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam có 20 mỏ khai thác h ầm lò, trong đó có nhiều mỏ hầm lò có công suất từ 1 triệu tấn than trở lên gồm các mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Chàm, Thống Nhất, Dương Huy, Quang Hanh,…. Hầu hết các mỏ còn lại đã được cải tạo nâng công suất để đạt mức 300.000 tấn - 800.000 tấn/năm. Tỷ trọng than hầm lò trong kế hoạch 2006-2010 sẽ tăng dần từ 45% năm 2006 lên 55% năm 2010 trong tổng sản lượ ng than của Tập đoàn. Để thực hiện được sản lượng khai thác than theo quy hoạch đã lập, đòi hỏi các mỏ phải mở rộng diện khai thác và tối ưu hóa các công đoạn thực hiện, đặc biệt là trong lò chợ, trong đó khâu đào, chống giữ đường lò là một khâu có tầm quan trọng quyết định. Trong những năm tới, cùng với việc khai thác than hầm lò, nhu cầu mở mới các đường lò cũ ng tăng nhanh, kéo theo nhu cầu sử dụng các thiết bị vận tải than như goòng các loại, băng tải, máng cào,… Theo dự thảo Quy hoạch phát triển ngành than 2006-2015 có tầm nhìn đến năm 2025, sản lượng khai thác than bằng phương pháp khai thác hầm lò trong những năm tới sản lượng thể hiện qua hình 1 (phương án I - PA cơ sở): Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 9 Sản lượng than khai thác theo phương án I - PA thấp 18,400 19,850 22,100 24,850 27,105 28,900 31,950 33,850 35,550 36,715 36,925 37,135 37,345 37,555 37,765 37,975 - 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Năm 1000 tấn Hình 1: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA I Như vậy, sau 10 năm sản lượng tăng gấp 2 lần so với hiện nay, tốc độ tăng trưởng sản lượng hằng năm xấp xỉ từ 5% đến 12%/năm. Đến năm 2025 sản lượng khai thác sẽ tăng xấp xỉ 2,5 lần so với năm 2007. Sản lượng than khai thác theo phương án II - PA Cao 2 1 , 5 5 0 2 4 , 1 0 0 2 8 , 1 5 0 3 0 , 8 0 5 3 3 , 4 0 0 3 6 , 4 5 0 3 8 , 8 5 0 4 0 , 6 5 0 4 2 , 1 1 5 4 2 , 3 2 5 4 3 , 6 8 0 4 6 , 1 5 0 4 8 , 6 5 0 5 0 , 9 5 0 5 2 , 3 5 0 - 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Năm 1000 tấn Hình 2: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA-II Trong phương án II (phương án cao) năm 2010 sản lượng khai thác là 28400 nghìn tấn; năm 2015 là 40.650 nghìn tấn năm 2020 là 48.650 nghìn tấn (1) . 1 - Số liệu cụ thể theo Qui hoạch phát triển ngành than VN GĐ 2006-2015… Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 10 Như vậy, so với phương án I, phương án II có sản lượng cao hơn bình quân từ 8% - 37%, bình quân của 15 năm đầu là 18% . Qua số liệu của hai phương án theo quy hoạch phát triển ngành Than từng giai đoạn có thể thấy trong những năm tới sản lượng khai thác than hầm lò tăng lên theo các năm. Sản lượng khai thác than hầm lò tăng do các đơn vị thay đổi dần công nghệ và đầu tư thiết bị công nghệ mới phục vụ khai thác. Ngoài ra, do các mỏ lộ thiên đã xuống sâu và vấn đề đổ thải là rất phức tạp nên một số mỏ than đang dần chuyển sang khai thác than hầm lò. Qua đó có thể thấy nhu cầu nghiên cứu, phát triển các thiết bị phục vụ công tác khai thác than hầm lò là phù hợp với sự xu hướng phát triển của ngành than hiện nay và trong những năm tới. I.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ TRONG MỎ THAN HẦM LÒ I.2.1. Sơ lược về các thiết bị chống giữ trong mỏ than hầm lò trên thế giới và tình hình nghiên cứu phát triển Một số nước trên thế giới có ngành công nghiệp khai thác than phát triển như Nga, Ucraina, Trung Quốc, … việc chống giữ phục vụ công tác khai thác hầm lò sử dụng nhiều các loại giá chống, giàn chống hiện đại, kết hợp với máy khấu và thiết bị vận tải tạo thành tổ hợp khai thác cho năng suất cao. Các giàn chống tự hành, tổ hợp các giá chống sử dụng trong dây chuyền tổ hợp có khả nă ng chống giữ cao, chịu được áp lực mỏ lớn, điều khiển linh hoạt, có độ an toàn cao. Quá trình làm việc của các giàn chống tự hành được kết hợp với sự làm việc của các máng cào hiện đại cỡ lớn và máy khấu than. Tuy nhiên giá thành của các loại thiết bị này là tương đối cao, chỉ áp dụng phù hợp cho những vị trí khai thác có trữ lượng lớn, các thiết bị phụ trợ khác phải đáp ứ ng được năng suất khai thác của tổ hợp thiết bị thì mới cho hiệu quả kinh tế cao. Việc áp dụng các thiết bị trong dây chuyền tổ hợp trong đó có các thiết bị chống giữ hiện đại tiên tiến vào các mỏ than hầm lò Việt Nam đã được áp dụng tại Công ty Than Khe Chàm - TKV gồm giá thủy lực ZZ3200, máy khấu MG 150-375-W và máng cào SGZ 630/2*110 cũng đã cho hiệu quả kinh tế nhất định. [...]... 11 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn Hình 4: Giá thủy lực ZZ3200 của Trung Quốc đang sử dụng tại Khe Chàm Hình 5: Giàn chống thủy lực VINALTA đang sử dụng tại mỏ Vàng Danh VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 12 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn Hình 6: Giá thủy lực KĐT1 của Nga đang sử dụng tại mỏ Vàng Danh Qua đó có thể. .. loại giá thủy lực chỉnh thể của Trung Quốc Nhóm đề tài đã lựa chọn loại giá thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn (ký hiệu GCT.160), dựa trên thiết kế của giá thủy lực chỉnh thể mã hiệu ZH1600/16/24 của Trung Quốc xây dựng mô hình tính toán và lập bản vẽ thiết kế cho giá chống VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 26 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn Chương III:... cho đến nay vẫn chưa nhiều Phần lớn các công trình đã nghiên cứu đều đi sau các nước trên thế giới Cho đến nay mới chỉ có một vài công trình VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 19 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị chống giữ trong lò chợ do Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV thực hiện Việc nghiên cứu thiết kế các loại giá. .. mức nhỏ, điều khiển giá thủy lực chỉnh thể tại các nút bấm nên khả năng di chuyển của giá chỉnh thể VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 23 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn nhanh và nhẹ nhàng hơn so với giá thủy lực di động, hệ thống điều khiển các giá khung di động tập trung nên điều hành và kiểm soát các giá chống tốt hơn Hình 7: Giá thủy lực di động GTLDĐ.800... lắp đặt 1 vì chống m 1,2 4 Bước dịch chuyển của đoạn vì chống m 0,63 MPa 32 MPa 50 5 6 7 Áp suất công tác cực đại của bộ truyền động thủy lực chính Áp lực an toàn của cột thủy lực Kháng lực: + của đoạn vì + của cột chống thủy lực VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV kN 2000 1000 18 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn Kháng tải của vì chống 8 + Khi congxon có chiều dài... lượng cột chống cái 04 04 10 Đường kính xi lanh cột mm 100 100 11 Trọng lượng giá kể cả cột chống kg 850 850 VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 24 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn Hình 8: Giá thủy lực chỉnh thể ZH1200/16/26 của Trung Quốc Bảng 9: Đặc tính kỹ thuật của giá thủy lực chỉnh thể TT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Tên gọi ZH1600/16/24 ZH1200/16/26 1 Chiều cao... LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 15 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn 6 Lực chống đỡ của giàn chống kN 3200 (39,8Mpa) 7 Cường độ giàn chống MPa 0,62 8 Tỷ lệ áp lực nền MPa 1,96 9 Phụ tải định mức đầu phía trước Tấn 38 10 Lực chống đỡ vách định mức đầu phía trước tấm giữ gương Tấn 4 11 Lực chống đỡ gương định mức đầu phía trước tấm giữ gương Tấn 9 12 Áp lực dung dịch nhũ hoá... thủy lực đơn (DZ22 và NDZ22): Sử dụng cột chống thủy lực đơn kết hợp với xà kim loại trong chống giữ trong lò chợ đã tăng năng suất, đảm bảo an toàn lao động và có hiệu quả rõ rệt so VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 13 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn với việc sử dụng gỗ chống và cột ma sát, xà kim loại trước đây Thiết bị được đưa vào sử dụng từ năm 1998, đến. .. 11: Kết quả tính toán các lực di chuyển mái TT Kết quả tính toán Ký hiệu Kết quả 1 Tổng lực tác dụng lên mái từ lớp than hạ trần, T P 57,6 2 Lực đẩy xi lanh tiến gương, T Fđẩy 24,7 - 42,88 Fkéo 19,72 3 4 Tỷ lệ lực đẩy xi lanh tiến gương/Tổng lực tác dụng lên mái, % Lực kéo xi lanh tiến gương, T VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 35 Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160... đương với giá ZH1600/16/24 có các thông số được thể hiện như trong hình 10 VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 31 Hk Hht Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn R1 R2 d1 = 1,95 Lab = 2,6 L f = 1,04 Ls = 0,8 Lt = 3,7 Hình 10: Các thông số của giá thủy lực chỉnh thể ZH1600/16/24Z lt - chiều rộng lớn nhất gương lò chợ, mm: 3700 lab - chiều dài phần mái cứng của giá, mm: . Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 4 TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài Nghiên cứu thiết kế giá thủy lực chỉnh thể có lực chống. mới chỉ có một vài công trình Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 20 nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị chống. việc di chuyển giá chống từ ngoài mặt bằng vào lò chợ và ngược lại là rất khó khăn do giá có khối lượng lớn. Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn