Hoàn thiện thiết kế chế tạo giàn mềm GM 20/30, sản xuất công nghiệp cho các mỏ hầm lò

THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> HOÀN THIỆN THIẾT KẾ CHẾ TẠO GIÀN MỀM GM 20/30,<br /> SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP CHO CÁC MỎ HẦM LÒ<br /> TS. Đào Hồng Quảng<br /> ThS. Đoàn Ngọc Cảnh<br /> Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin<br /> ThS. Nguyễn Hải Long, ThS. Đặng Văn Phối<br /> Công ty CP Cơ khí MạoKhê – Vinacomin<br /> <br /> Biên tập: TS. Tạ Ngọc Hải<br /> Tóm tắt:<br /> Bài báo trình bày tổng hợp kết quả hoàn thiện thiết kế, chế tạo và thử nghiệm giàn chống GM<br /> 20/30 thuộc Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác<br /> các vỉa than có góc dốc trên 45o, chiều dày từ 2,0m đến 3,0m” do Viện KHCN Mỏ phối hợp với Công<br /> ty CP Cơ khí Mạo Khê thực hiện.<br /> 1. Mở đầu xuất thương mại và áp dụng rộng rãi trong các<br /> Để đẩy mạnh ứng dụng cơ giới hóa vào khai mỏ than hầm lò. Trên cơ sở đó, Viện KHCN Mỏ,<br /> thác than, trong những năm gần đây, Tập đoàn Công ty CP Cơ khí Mạo Khê đề xuất thực hiện<br /> Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ<br /> đặc biệt chú trọng đầu tư nghiên cứu phát triển cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các vỉa<br /> lĩnh vực cơ khí, chế tạo máy nhằm nâng cao tỉ than có góc dốc trên 45o, chiều dày từ 2,0m đến<br /> lệ nội địa hóa thiết bị, giảm chi phí đầu tư, nâng 3,0m”. Dự án kế thừa kết quả đề tài nghiên cứu<br /> cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, từng bước và tập trung vào giải quyết các nội dung:<br /> thay thế thiết bị nhập khẩu; đồng thời tạo điều - Hoàn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm đáp<br /> kiện tăng cường năng lực, thúc đẩy phát triển ứng tiêu chuẩn thiết bị chống giữ trong hầm lò,<br /> cho các đơn vị chế tạo cơ khí của Tập đoàn. có đặc tính tương đương loại sản xuất tại nước<br /> Cho đến nay, một số loại máy, thiết bị mỏ trong ngoài, phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật<br /> đó có nhiều loại giàn chống đã được các đơn vị thực tế mỏ hầm lò;<br /> trong nước nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành - Chế tạo qui mô công nghiệp số lượng giàn<br /> công và áp dụng vào thực tế sản xuất, mang lại mềm sử dụng đủ cho lò chợ với tỉ lệ nội địa<br /> hiệu quả kinh tế, kỹ thuật lớn. hoá hơn 90% về giá trị, 99% về khối lượng sản<br /> Trên cơ sở kết quả áp dụng thành công công phẩm;<br /> nghệ khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng - Theo dõi đánh giá, cải tiến hoàn thiện sản<br /> giàn mềm tại một số lò chợ trong Tập đoàn, từ phẩm, phục vụ nhu cầu thương mại hóa, áp<br /> kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu, thiết dụng rộng rãi và phát triển các loại giàn mềm<br /> kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong khác.<br /> điều kiện khai thác các vỉa than có chiều dày Trong quá trình thực Dự án, Viện đã phối hợp<br /> trung bình, góc dốc trên 45o”, Viện KHCN Mỏ Công ty CP Cơ khí Mạo Khê, Công ty CP Công<br /> phối hợp cùng các đơn vị cơ khí trong TKV chế nghiệp Ô tô chế tạo thành công 624 bộ giàn<br /> tạo 06 bộ giàn mềm GM20/30 với tỷ lệ nội địa chống GM 20/30, đưa vào áp dụng thử nghiệm<br /> hóa trên 80% giá trị thiết bị. Thông số kỹ thuật trong lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60, khu<br /> thử nghiệm tương đương loại nhập khẩu của Tràng Khê, mỏ Tràng Bạch để theo dõi đánh giá<br /> nước ngoài. Tuy nhiên, các sản phẩm giàn mềm hoạt động thực tế của giàn.<br /> mới ở dạng sản xuất, thử nghiệm đơn lẻ, cần 2. Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật giàn mềm GM<br /> có đánh giá thử nghiệm giàn chế tạo áp dụng 20/30<br /> cho cả một lò chợ để đánh giá tổng hợp, đầy đủ Giàn chống mềm GM 20/30 là loại giàn chống<br /> hơn về các yếu tố, tiêu chí kỹ thuật, tính ổn định dạng che chắn, có thể tự di chuyển nhờ tải trọng<br /> của sản phẩm phù hợp với điều kiện làm việc đất đá phía trên giàn.<br /> cụ thể của mỗi lò chợ, làm cơ sở cho việc sản<br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 45<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> Giàn có đặc điểm: thể tích nhỏ, trọng lượng Trên cơ sở đặc điểm kết cấu giàn, điều kiện<br /> nhẹ, di chuyển linh hoạt, dễ thao tác bảo dưỡng, áp dụng, Đề tài đã tính toán, thiết kế hoàn chỉnh<br /> vận chuyển thuận tiện, khả năng thích nghi cao. giàn mềm GM 20/30 với sự hỗ trợ của phần<br /> Trong lò chợ các giàn được ghép thành tổ hợp mềm thiết kế chuyên dụng. Bộ hồ sơ thiết kế<br /> liên kết với nhau bằng dây xích, có tác dụng che đã được Cục kỹ thuật An toàn & Công nghiệp<br /> kín hoàn toàn không gian làm việc, khai thác - Bộ Công Thương xét duyệt, cho phép chế<br /> bên dưới giàn. Quá trình khai thác tiến gương<br /> tạo và thử nghiệm trong môi trường hầm lò.<br /> lò chợ, giàn chống có thể tự di chuyển, thay đổi<br /> Các đặc tính kỹ thuật của giàn chống được<br /> chiều rộng chống giữ lò chợ trong một phạm vi<br /> thể hiện trong bảng 1.<br /> nhất định và đảm bảo an toàn cho công nhân<br /> khai thác. 3. Công tác hoàn thiện thiết kế, chế tạo,<br /> Cấu tạo và đặc điểm kỹ thuật chính của giàn thử nghiệm công nghiệp sản phẩm<br /> mềm GC 20/30 như sau: 3.1. Công tác hoàn thiện thiết kế<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Kết cấu chính giàn mềm GM 20/30<br /> 1. Xà định hướng; 2. Xà nóc; 3. Xà phá hoả; 4. Xà đuôi; 5. Kích điều khiển xà đuôi;<br /> 6. Cột chống phụ; 7. Cụm van điều khiển<br /> Thông số kỹ thuật giàn mềm GM 20/30<br /> <br /> TT Tên gọi Đơn vị Giàn trị<br /> 1 Chiều rộng của xà giàn mm 320<br /> 2 Khe hở giữa các xà giàn chống mm ≥ 30<br /> 3 Chiều dày khai thác lớn nhất m 3<br /> 4 Chiều dày khai thác nhỏ nhất m 2<br /> 5 Góc dốc vỉa độ 45¸75<br /> 6 Kích điều khiển xà đuôi ĐK100/70 x 370<br /> 7 Cột chống phụ GK110/98.00/1<br /> 8 Khoảng cách tâm giữa hai giàn mm 350¸370<br /> 9 Tải trọng làm việc theo hướng dốc vỉa kN 650<br /> 10 Khối lượng kg 450<br /> 11 Áp suất định mức trạm bơm MPa 20<br /> 12 Dung dịch công tác Dầu nhũ hóa<br /> <br /> <br /> 46 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> Trên cơ sở kết quả áp dụng thử nghiệm giàn điều kiện thực tế của mỏ. Một số nội dung thiết<br /> mềm của đề tài nghiên cứu tại Hồng Thái, Dự án kế đã được nhóm nghiên cứu cải tiến hoàn thiện<br /> đã tham khảo ý kiến của đơn vị sử dụng,nhằm như trong bảng tổng hợp.<br /> nâng cao chất lượng, độ tin cậy, sự thuận tiện 3.2. Công tác hoàn thiện công nghệ chế<br /> trong quá trình vận chuyển, lắp đặt giàn trong tạo<br /> <br /> Thiết kế<br /> TT Theo đề tài nghiên cứu<br /> Trước Điều chỉnh<br /> Điều chỉnh thiết kế thay chốt<br /> trụ, cố định bằng kẹp U sang<br /> chốt côn có quai, cố định<br /> 1 bằng chốt chẻ chống kẹt và<br /> thuận tiện cho công tác tháo<br /> lắp<br /> Gối trung gian đúc có vách<br /> ngăn với lỗ xuyên tròn để lắp<br /> chốt thay bởi gối đúc không<br /> 2 vách, có lỗ côn giúp tháo lắp<br /> thay xích dễ dàng, không bị<br /> kẹt, hỏng chốt<br /> Thay đổi liên kết xà nóc và<br /> xà phá hỏa từ dạng bích - bu<br /> lông sang kết nối khóp xoay<br /> 3 - chốt đảm bảo về kết cấu<br /> và thuận tiện tháo, lắp giàn<br /> do không bị kẹt hỏng bu lông<br /> trong quá trình sử dụng.<br /> Thay đổi kết cấu tấm treo van<br /> từ dạng tấm sang dạng uốn<br /> góc giúp che chắn bảo vệ van<br /> khỏi đát đá phá hỏa do mìn<br /> trong quá trình làm việc.<br /> 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Thiết kế thêm ốp bảo vệ<br /> đường ống dẫn dịch và ống<br /> che bảo vệ cần piston khỏi đá<br /> bắn trong quá trình sử dụng<br /> để nâng cao chất lượng sử<br /> dụng sản phẩm<br /> 5<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 47<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> Thiết kế bổ sung gân tăng<br /> cứng ngang dọc theo chiều<br /> dài xà nóc và xà phá hỏa giúp<br /> tăng độ bền, độ ổn định giàn.<br /> 6<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Thiết kế bổ sung tay cầm cho<br /> cột chống để thuận tiện trong<br /> lắp đặt vận chuyển<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ? 110<br /> ? 127<br /> 7<br /> 1145<br /> <br /> 1580<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> - Với qui mô chế tạo công nghiệp, dây chuyền - Kết cấu cơ khí của giàn liên kết chắc chắn,<br /> sản xuất đã được sắp xếp, tổ chức hợp lý, phân di chuyển cơ động, nhẹ nhàng, không bị biến<br /> chia theo nhóm nguyên công chuyên biệt như: dạng cong vênh, nứt vỡ do khuyết tật hàn.<br /> nhóm chuyên cắt phôi, chuẩn bị nắn sửa phôi; - Hệ thống thủy lực:<br /> nhóm dựng và gá hàn; hàn ghép hoàn thiện và + Các bộ phận điều khiển van, khóa thủy<br /> chỉnh sửa sau gia công; lực… trong hệ thống hoạt động đúng chức năng,<br /> - Sử dụng tối đa các thiết bị hiện đại sẵn có kết cấu bền vững, chắc chắn, không cong vênh,<br /> của đơn vị: máy hàn tự động, máy tiện, máy gia biến dạng, bị oxy hóa hoặc han rỉ. Không có lỗi<br /> công CNC, máy kiểm định chất lượng van thủy hư hỏng mất điều khiển làm ảnh hưởng tới an<br /> lực, máy siêu âm mối hàn… phục vụ sản xuất toàn cả hệ thống;<br /> chế tạo, kiểm tra sản phẩm đảm bảo độ chính + Các loại gioăng, phớt đảm bảo độ bền, kín<br /> xác, chất lượng gia công và nâng cao năng suất khít;<br /> chế tạo. + Cột, kích thủy lực của giàn: được trang bị<br /> Các nội dung nghiên cứu trên đã hoàn thiện lớp che bảo vệ, lực chống ổn định, đúng chức<br /> đưa vào áp dụng thực tiễn sản xuất sản phẩm năng theo thiết kế, không có hiện tượng tụt, mất<br /> qui mô công nghiệp để đảm bảo chất lượng áp bất thường, biến dạng cong hỏng, rò rỉ dịch.<br /> theo yêu cầu thiết kế và thực tế năng lực các Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động của lò<br /> đơn vị chế tạo. chợ, với số lượng sử dụng hàng trăm giàn mềm<br /> 3.3. Công tác thử nghiệm và hoàn thiện làm việc trong điều kiện chống với tải trọng lớn,<br /> sản phẩm biến đổi, môi trường ẩm thấp, độc hại… có xuất<br /> Từ đầu năm 2019 sản phẩm của Dự án gồm hiện một số lỗi hỏng về thiết bị, cụ thể như:<br /> 429 bộ giàn mềm GM 20/30 đã được lắp đặt, - Một số gối bắt kích đẩy trên xà đuôi có hiện<br /> đưa vào chống khai thác tại lò chợ 8(43)-4-TK tượng bong mối hàn do có khuyết tật xỉ hàn, độ<br /> mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng Bạch. Quá ngấu kém;<br /> trình áp dụng thử nghiệm thực tế cho thấy: - Có hiện tượng rò rỉ dịch qua gioăng làm kín<br /> - Lò chợ sử dụng giàn mềm chế tạo trong tại vị trí kết nối, đầu tóp ống; bao che cần piton<br /> nước đã làm việc ổn định, đáp ứng đúng chỉ tiêu bị hư hại do bắn đá. Một số chốt liên kết xà nóc,<br /> kinh tế kỹ thuật của lò chợ (tương tự lò chợ cùng xà dẫn hướng bị cong. Một số van điều khiển<br /> loại sử dụng giàn mềm ZRY nhập khẩu); có hiện tượng thông dịch giữa các khoang, làm<br /> - Các thông số kỹ thuật cơ bản của giàn mềm ảnh hưởng tới chức năng điều khiển kích thủy<br /> chế tạo bao gồm: chiều cao chống giữ, hành lực của giàn.<br /> trình di chuyển, chuyển động của các cơ cấu, Phân tích đánh giá chung cho thấy: đa phần<br /> khả năng chống giữ… đúng theo thông số, đặc các hư hại của thiết bị trong quá trình làm việc<br /> tính kỹ thuật thiết kế của giàn. Tổ hợp liên kết của giàn mềm là lỗi phát sinh thông thường với<br /> các giàn hoạt động đồng bộ, ổn định, đơn giản lò chợ sử dụng dây chuyền thiết bị. Một số lỗi do<br /> trong thao tác vận hành; chất lượng chế tạo. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu<br /> quả sử dụng, thuận tiện cho công tác vận hành,<br /> <br /> <br /> 48 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> cần tiếp tục hoàn thiện nâng cao hơn nữa độ ổn - Để tiếp tục phát triển thành sản phẩm<br /> định, chất lượng sản phẩm chế tạo: thương mại ổn định, công tác nghiên cứu cần<br /> - Điều chỉnh kích thước, biên dạng xà đuôi tiếp tục nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá<br /> nhằm tăng cường độ cứng gối bắt kích và thuận thành và tiếp tục khả năng mở rộng sản xuất<br /> tiện cho dịch chuyển thiết bị; sang các loại giàn mềm khác, chủ động thay thế<br /> - Điều chỉnh thiết kế bộ che bảo vệ van để loại giàn mềm còn đang nhập khẩu./.<br /> tăng độ cứng, chống biến dạng do đá bắn khi Tài liệu tham khảo:<br /> nổ mìn; 1. Đoàn Ngọc Cảnh (2017), Báo cáo tổng kết<br /> - Thiết kế điều chỉnh lõi tay van điều khiển đề tài ”Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo giàn mềm<br /> (cối nhựa thay bởi cối đồng, bi thép thay bởi bi có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các<br /> inox) để cải thiện chất lượng, chống thông dịch vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc trên<br /> giữa các khoang điều khiển; Điều chỉnh áp suất<br /> 45o”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin.<br /> đặt van an toàn phù hợp thực tế sử dụng…<br /> 4. Kết luận 2. Đào Hồng Quảng, Nguyễn Hải Long<br /> - Giàn mềm GM20/30 đã được nghiên cứu (2019), Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử<br /> cải tiến, hoàn thiện thiết kế, sản xuất với qui mô nghiệm:“Hoàn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm<br /> công nghiệp và đưa vào thử nghiệm tại lò chợ có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác<br /> 8(43)-4-TK mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng các vỉa than có góc dốc trên 45o, chiều dày từ<br /> Bạch. Qua theo dõi thực tế, sản phẩm đã làm 2,0m đến 3,0m”, Viện Khoa học Công nghệ<br /> việc ổn định, tin cậy, phù hợp điều kiện thực Mỏ- Vinacomin và Công ty CP Cơ khí Mạo Khê-<br /> tế của lò chợ áp dụng. Các thông số kỹ thuật Vinacomin.<br /> tương đương sản phẩm cùng loại nhập khẩu<br /> của nước ngoài;<br /> <br /> <br /> Completion of design and manufacture of gm 20/30 soft support,<br /> industrial production for underground coal mines<br /> Dr. Dao Hong Quang, MSc. Doan Ngoc Canh<br /> Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology<br /> MSc. Nguyen Hai Long, MSc. Dang Van Phoi,<br /> Vinacomin - Mao Khe Mechanical Joint Stock Company<br /> Abstract:<br /> The paper summarizes the completion results of the design, manufacture and test of GM 20/30<br /> shield support under the experimental production project “Design and manufacture of soft hydraulic<br /> shield support in the exploitation conditions of coal seams with slope angle over 45o, thickness<br /> from 2,0m to 3,0m implemented by Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology in<br /> coordination with Vinacomin - Mao Khe Mechanical Joint Stock Company<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 49<br />