Nghiên cứu thiết kế giá thuỷ lực chỉnh thể có lực chống đến 160T

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.
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
11
Tuy nhiên, việc triển khai áp dụng thêm các dây chuyền tổ hợp cho các mỏ than
hầm lò trong TKV vẫn chưa phù hợp với công nghệ và các điều kiện khác.
Dưới đây là một số hình ảnh của thiết bị chống giữ của một số nước như:
Nga, Ucraina, Trung Quốc đang sử dụng phổ biến:




Hình 3: Một số hình ảnh thiết bị chống của nước ngoài
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
12


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

Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
13

Hình 6: Giá thủy lực KĐT1 của Nga đang sử dụng tại mỏ Vàng Danh
Qua đó có thể thấy ở những nước có nền công nghiệp khai thác than hầm
lò phát triển, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo các thiết bị chống giữ rất được
coi trọng, có sự đầu tư lớn và luôn phát triển không ngừng.
I.2.2. Các thiết bị chống giữ trong mỏ than hầm lò Việt Nam và tình hình
nghiên cứu phát tri
ển
Hiện nay, tại các mỏ than hầm lò trong Tập đoàn Công nghiệp Than -
Khoáng sản Việt Nam sử dụng các thiết bị chống giữ với số lượng tương đối lớn
và đa dạng về chủng loại. Các thiết bị chống giữ đang sử dụng phần lớn có xuất
xứ từ nước ngoài. Số lượng từng loại thiết bị chống từ vài thiế
t bị cho đến hàng
nghìn thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như khả năng áp dụng, đặc
tính kỹ thuật và giá thành của từng thiết bị chống giữ. Dưới đây là giới thiệu sơ
lược đặc tính kỹ thuật của 7 loại thiết bị chống giữ đang sử dụng tại các mỏ than
hầm lò thuộc TKV:
1 - Cột chống thủy lự
c 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
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
14
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 nay vẫn đang được sử dụng rất phổ biến ở các mỏ.

Ưu điểm của cột chống thủy lực đơn là thao tác đơn giản, di chuyển nhẹ
nhàng hơn do khối lượng nhỏ, độ linh hoạt cao rất phù h
ợp cho việc chống dặm,
giá thành thấp. Tuy nhiên, độ ổn định và an toàn thấp, thao tác mất nhiều thời
gian, không có khả năng tự rút cột, cột chống được sử dụng kết hợp với xà kim
loại nên vẫn tốn một khối lượng gỗ tương đối lớn.
Bảng 1: Đặc tính kỹ thuật của cột chống DZ22
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài làm việc lớn nhất mm 2240
2 Chiều dài làm việc thấp nhất mm 1440
3 Hành trình piston mm 800
4
Khối lượng cột chống: + Không dầu
+ Có dầu
kg
54
62
5 Tải trọng làm việc kN 300
6 Áp suất làm việc MPa 38,2
7
Tải trọng ban đầu: - Lực
- Áp suất
kN
MPa
15,7
20
8 Diện tích chân cột cm
2
109
9 Đường kính xi lanh mm 100

10 Chất lỏng làm việc, emulxi % 2

2 - Giá đỡ thủy lực di động XDY và giá đỡ thủy lực di động GTLDĐ-800:
Là thiết bị chống giữ cũng được áp dụng phổ biến trong các mỏ than hầm
lò Việt Nam từ năm 2002. Tuy có những ưu điểm nhất định so với cột chống thủy
lực đơn DZ22 về khả năng ổn định, độ an toàn, nhưng giá thành cao hơn, thao tác
khó khăn hơn do xà có khối lượng lớ
n. Cũng giống như cột chống thủy lực đơn
giá thủy lực di động vẫn tốn một lượng gỗ và lưới trải nóc lò nhất định.

Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
15
Bảng 2: Đặc tính kỹ thuật của giá thủy lực di động XDY và GTLDĐ-800
Đơn vị Giá trị
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản

XDY GTLDĐ-800
1 Chiều cao tối đa mm 2460 2700
2 Chiều cao tối thiểu mm 1760 1400
3 Hành trình piston mm 800 800
4 Chiều rộng giá chống mm 680 664
5 Chiều dài giá chống mm 2260 2260
6 Bước tiến của dầm tiến gương mm 800 800
7 Tải trọng làm việc kN 1200 1200
8 Áp suất bơm MPa 20 19,6
9 Số 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

3 - Giàn chống thủy lực ZZ3200:
Giàn chống kết hợp với máy khấu và máng cào thành một tổ hợp khai thác
cho năng suất cao. Toàn bộ thiết bị trong dây chuyền tổ hợp được nhập từ Trung
Quốc được đưa vào áp dụng tại Công ty Than Khe Chàm - TKV từ năm 2004.
Tuy nhiên, đến nay chưa có thêm đơn vị nào áp dụng tổ hợp thiết bị này do điều
kiện áp dụng chưa phù hợp và giá thành của tổ hợp thi
ết bị cao.
Bảng 3: Đặc tính kỹ thuật giàn chống thủy lực ZZ3200
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị
1 Khoảng cách giàn chống m 1,5
2 Chiều cao kết cấu giàn chống m
1,6 ÷ 2,6
3 Chiều rộng giàn chống m
1,42 ÷ 1,59
4 Khoảng cách bước đẩy giàn chống m
0,6 ÷ 0,7
5 Lực chống ban đầu của giàn chống kN 2532 (31,5Mpa)
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
16
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 từ trạm bơm
cung cấp
MPa 31,5
13 Phương thức thao tác - Từng giàn chống
14 Khối lượng Tấn 10
15 Kích thước bao mm 4410x1420x1600

4 - Giá thủy lực chỉnh thể ZH1600/16/24Z:
Tổ hợp giá thủy lực ZH1600/16/24Z là sản phẩm chống đỡ loại nhẹ giữa
giá chống xà treo và giá chống thủy lực trong khai thác than do Trung Quốc chế
tạo, được nhập và sử dụng tại Việt Nam từ năm 2006 có các đặc điểm sau:
* Ưu điểm:
+ Diện tích chống đỡ lớn, cường độ chống đỡ cao.
+ Thể tích nhỏ, trọ
ng lượng nhẹ, khả năng di chuyển linh hoạt linh hoạt, dễ
lắp ráp, dễ điều khiển.
+ Tháo lắp đơn giản, thuận lợi cho công tác vận chuyển.
+ Toàn bộ giá liên kết thành tổ hợp bằng xà đỡ, nâng cao tính ổn định của
giá, tạo một môi trường làm việc an toàn.
+ Thao tác đơn giản, nâng cao trình độ tự động hóa, giảm bớt cường độ lao
động của công nhân.
+ Tốc độ đẩy d
ịch khá nhanh, có lợi cho việc khống chế áp lực lớp vách,
giảm bớt sự cố sập nóc và vỡ gương.
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
17

+ Tiền đầu tư tương đối ít, tiết kiệm được lưới kim loại trải nóc lò.
Bảng 4: Đặc tính kỹ thuật của tổ hợp giá đỡ thủy lực ZH1600/16/24Z
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao tối đa mm 2400
2 Chiều cao tối thiểu mm 1600
3 Hành trình piston mm 800
4 Chiều rộng giá chống mm 960
5 Chiều dài giá chống mm 2900
6 Bước tiến của tấm đỡ gương mm 800
7 Tải trọng làm việc kN 1600
8 Tải trọng ban đầu kN 950
9 Áp suất bơm MPa 31,5
10 Số lượng cột chống cái 04
11 Đường kính xi lanh cột mm 110
12 Góc dốc làm việc của giá độ
≤ 35

5 - Giàn chống tự hành VINALTA:
Giàn chống là sản phẩm kết hợp giữa Việt Nam và Công ty ALTA - Cộng
hòa Séc sản xuất và đang được sử dụng tại mỏ than Vàng Danh từ năm 2007 với
số lượng là 80 chiếc. Ưu điểm của giàn chống có lực chống tương đối lớn, có tính
ổn định cao, là một thiết bị hiện đại nên giàn chống có khả năng tự hành. Tuy
nhiên thiết bị chỉ
phù hợp cho dây chuyền cơ giới hóa đồng bộ, giá thành cao,
trong điều kiện các mỏ than hầm lò Việt Nam 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
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
18
Bảng 5: Đặc tính kỹ thuật cơ bản của giàn chống tự hành VINALTA
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao mm
2.420 ÷ 3.150
2 Chiều rộng mm 1500
3 Chiều dài mm
3630 ÷ 5230
4 Bước dịch chuyển mm 800
5 Tải trọng chống giữ kN 2287
6 Số lượng cột chống cột 2
7 Trọng lượng tấn 12,5
8 Góc dốc làm việc của giá độ
≤ 35

6 - Giá đỡ thủy lực di động KĐT1:
Là loại giá chống thủy lực áp dụng để khai thác vỉa than dầy tới 8m, độ dốc
của vỉa từ 45
o
đến 80
o
bằng phương pháp chia lớp bằng lò chợ ngắn, thu hồi than
nóc. Thiết bị mới được áp dụng tại Công ty Than Vàng Danh - TKV từ năm
2007. Cũng giống như giàn chống VINALTA giá đỡ thủy lực KĐT1 có khả năng
chống giữ lớn, độ ổn định cao, giá thành cao, …
Bảng 6: Đặc tính kỹ thuật của giá đỡ thủy lực di động KĐT1
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị

1 Chiều dài tối đa m 8
2
Chiều cao cấu trúc của đoạn vì: + Nhỏ nhất
+ Lớn nhất
mm
1650
2630
3 Bước lắp đặt 1 vì chống m 1,2
4 Bước dịch chuyển của đoạn vì chống m 0,63
5
Áp suất công tác cực đại của bộ truyền động thủy
lực chính
MPa 32
6 Áp lực an toàn của cột thủy lực MPa 50
7
Kháng lực: + của đoạn vì
+ của cột chống thủy lực
kN
2000
1000
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
19
8
Kháng tải của vì chống
+ Khi congxon có chiều dài cực đại
+ Khi congxon có chiều dài cực tiểu
kN/m
2

520
350
9 Trọng lượng Tấn 43

7 - Giàn chống 2ANSH do Ucraina sản xuất, đưa vào sử dụng năm 2008 tại một
số mỏ như Mạo Khê, Hồng Thái. Giàn chống 2ANSH kết hợp với máy bào
1ASHM tạo thành tổ hợp khai thác.
Bảng 7: Đặc tính kỹ thuật của tổ hợp khai thác 2ANSH
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Số lượng
1 Sức chịu tải của một giá đỡ trên 1 m
2
che chống,
(không nhỏ hơn)
kN/m
2
240
2 Sức chịu tải toàn phần của một giá đỡ, (không nhỏ
hơn)
KN 800
3 Cường độ chống nóc, không lớn hơn MPa 1,0
4 Cường độ chống nền, không lớn hơn MPa 1,0
5 Chiều dài của tổ hợp giàn chống m 60
6 Bước lắp đặt một gía đỡ, (không lớn hơn) m 1,0
7 Bước dịch chuyển của giàn chống, (không lớn hơn) m 0,63
8 Áp suất chuẩn trong đường bơm chính MPa 20
9 Chiều cao tối đa của giàn chống mm 2200
10 Chiều cao tối thiểu của giàn chống mm 980

Qua số liệu thống kê về mặt chủng loại có thể thấy tại các mỏ than hầm lò
Việt Nam đang sử dụng tương đối nhiều các loại thiết bị chống giữ trong lò chợ

khác nhau. Có những thiết bị đã được áp dụng rộng rãi như cột chống thủy lực
đơn, giá thủy lực di động XDY, giá thủy lực chỉnh thể ZH1600/16/24Z, số còn lại
mới d
ừng lại ở mức độ áp dụng thử nghiệm hoặc chưa áp dụng rộng rãi.
Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị chống giữ trong lò chợ tại
Việt Nam 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
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 giữ trong lò chợ do Viện Cơ khí
Năng lượng và Mỏ - TKV thực hiện. Việc nghiên cứu thiết kế các loại giá chống
thủy lực phục vụ cho công tác khai thác than hầm lò tại Việt Nam hiện nay là
hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển của đất nước cũng như ngành than.

Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
21
Chương II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM
II.1. YÊU CẦU VÀ ĐẶC ĐIỂM VỀ THIẾT BỊ
Giá đỡ thủy lực là các thiết bị được dùng để ngăn ngừa đất đá xung quanh
sập đổ vào trong lò chợ khai thác than, bảo vệ kích thước tiết diện ngang của lò,
đồng thời để điều khiển áp lực mỏ.
Giá đỡ thủy lực phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật, sản xuất và kinh tế theo
các chỉ tiêu sau:
- Yêu cầu kỹ thuật bao gồm: Tính bền vững, tính ổn đị
nh và tính cứng (hoặc
tính nén được)
- Yêu cầu sản xuất gồm: Đảm bảo hoàn thành mọi quá trình sản xuất trong
vùng gương lò; đảm bảo việc đưa đủ gió qua vùng gương lò với sức cản gió nhỏ
nhất, khối lượng nhỏ nhất và có khả năng cơ khí hóa việc lắp đặt và di chuyển
(đối với giá thủy lực cơ khí hóa).
- Yêu cầu kinh tế: Bao gồm giá thành thiết bị nhỏ nhất, chi phí s
ức lao động
ít nhất trong việc lắp đặt, tháo dỡ, chuyển chỗ hoặc di chuyển; chắc chắn và có
tuổi thọ cao.
+ Tính chắc chắn của giá chống là khả năng chịu đựng được áp lực mỏ mà
không bị phá hủy hoặc bị biến dạng dư làm ảnh hưởng đến khả năng làm việc của
kết cấu. Một trong những đặc điểm cơ b
ản của vì chống là sức kháng khi làm
việc, tức là sức chịu tải trong mức độ an toàn về mặt biến dạng của vì, tải trọng

này thường bằng 40 - 70% tải trọng phá hoại.
+ Tính ổn định của giá chống là khả năng giữ nguyên vị trí ban đầu của nó
khi có lực tác dụng.
+ Tính bền vững và ổn định của giá chống đặc trưng cho khả năng chịu tải.
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
22
II.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM
II.2.1. Cơ sở lựa chọn phương án sản phẩm
Việc lựa chọn phương án sản phẩm dựa trên các đặc điểm như: trữ lượng
than, đặc điểm cấu tạo địa chất của vỉa than, công nghệ khai thác, các thiết bị phụ
trợ, … của các mỏ than hầm lò Việt Nam. Các yếu tố làm cơ sở để đề tài lựa chọn
phươ
ng án sản phẩm:
- Trữ lượng than không lớn, điều kiện địa chất phức tạp, vỉa mỏng, phân bố
không tập trung.
- Công nghệ khai thác than chủ yếu vẫn dựa trên công nghệ khoan nổ mìn.
Việc áp dụng các thiết bị khấu vào khai thác than chưa nhiều và không phù hợp.
- Sản lượng khai thác hàng năm chưa cao, cơ sở hạ tầng kém, chưa đồng
bộ hóa thiết bị nên việc đồng bộ hóa các thi
ết bị còn hạn chế.
- Các mỏ khai thác than hầm lò đều đang trong giai đoạn xuống sâu, áp lực
mỏ chưa thực sự lớn.
Một trong những yếu tố quyết định đến việc lựa chọn sản phẩm nghiên cứu
thiết kế giá chống thủy lực đó là khả năng có thể đưa thiết kế ra chế tạo trong
điều kiện ngành cơ khí củ
a nước ta. Do tính chất làm việc của thiết bị, nên song
song với việc chế tạo sản phẩm là thử nghiệm sản phẩm trước khi đưa vào áp
dụng trong thực tế. Qua đó có thể thấy việc lựa chọn thiết kế giá thủy lực còn phụ
thuộc vào điều kiện các thiết bị thiết bị chế tạo, thiết bị thử nghiệm sản phẩm

hi
ện có.
II.2.2. Lựa chọn sản phẩm
Hiện nay, công nghệ khai thác than hạ trần sử dụng giá thủy lực di động đã
được áp dụng rộng rãi tại các khu vực khai thác có điều kiện phù hợp thuộc các
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh thường cho chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt như:
Năng suất lao động tăng, sản lượng khai thác cao, giảm giá thành sản phẩm và dễ
dàng sử dụng
đối với người lao động.
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
23
Căn cứ vào điều kiện địa chất mỏ và hiện trạng công nghệ khai thác với
yêu cầu tăng nhanh sản lượng và đổi mới công nghệ khai thác nhằm giảm tổn thất
than nên công nghệ khai thác lò chợ sử dụng phương pháp hạ trần để tận thu than
nóc là hoàn toàn phù hợp và phổ biến hiện nay.
Để chống giữ gương khai thác của các lò chợ hạ trần khấu than bằng
phương pháp khoan nổ mìn th
ường sử dụng giá thủy lực di động cho kết quả khả
quan về sản lượng khai thác cũng như mức độ an toàn và năng suất lao động.
Các loại giá chống thủy lực di động được sử dụng rộng rãi ở vùng than
Quảng Ninh hiện nay được sản xuất tại Trung Quốc từ những năm 90 của thế kỷ
trước gồm các loại giá dùng cho vỉa thoải có mã hiệu XDY-1T2/LY và loạ
i giá
dùng cho vỉa dốc đến 45
o
có mã hiệu XDY-1T2/Hh/Lr. Việc áp dụng các loại vì
chống này trong lò chợ hạ trần than đã nâng cao sản lượng khai thác, năng suất
lao động tăng và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động song lại có
nhược điểm là tính ổn định của vì chống chưa cao, khả năng di chuyển giá chưa

nhanh dù đã được thủy lực hóa. Chi phí cho dầu nhũ tương lớn do hệ thống cấp
dị
ch cho giá thủy lực không tuần hoàn. Diện tích chống đỡ của giá hạn chế nên
trong lò chợ vẫn phải dùng một lượng lưới thép tương đối lớn để trải nóc lò thay
chèn và một lượng gỗ để làm văng chống xô giá. Nếu kiểm tra củng cố lò chợ
không tốt dễ xảy ra các trường hợp xô giá theo độ dốc, xà giá và cột không vuông
ke với gương lò chợ dẫn đến khả năng chống giữ c
ủa vì chống giảm đi.
Gần đây các nhà máy cơ khí mỏ tại Trung Quốc đã nghiên cứu cải tiến giá
thủy lực và sản xuất ra loại vì chống mới là giá thủy lực ZH1600/24. Loại vì
chống này khắc phục được các nhược điểm của giá thủy lực nhờ có ưu điểm là
kết cấu vững chắc ổn định hơn so với giá thủy lực di độ
ng nhờ hệ thống khung
treo liên kết toàn bộ các giá trong lò chợ với nhau, diện tích chống đỡ của xà lớn
hơn nên trong lò chợ không cần dùng lưới thép, giữa các giá có các đường cấp
dịch tuần hoàn nên chi phí đầu tư cho dầu nhũ tương ở mức nhỏ, điều khiển giá
thủy lực chỉnh thể tại các nút bấm nên khả năng di chuyển của giá chỉnh thể
Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
24
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

Bảng 8: Đặc tính kỹ thuật các loại giá thủy lực di động
Tên gọi
TT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị
XDY-1T2LY GTLDĐ.800

1 Chiều cao tối đa mm 2460 2700
2 Chiều cao tối thiểu mm 1760 1400
3 Hành trình piston mm 800 800
4 Chiều rộng giá chống mm 680 664
5 Chiều dài giá chống mm 2260 2260
6 Bước tiến của dầm tiến gương mm 800 800
7 Tải trọng làm việc kN 1200 1200
8 Áp suất bơm MPa 20 19,6
9 Số 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

Nghiên cứu thiết kế giá chống thủy lực chỉnh thể có lực chống đến 160 tấn
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
25

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
Tên gọi
TT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị
ZH1600/16/24 ZH1200/16/26
1 Chiều cao tối đa mm 2400 2600
2 Chiều cao tối thiểu mm 1600 1600
3 Hành trình piston mm 800 800
4 Chiều rộng giá chống mm 960 750
5 Chiều dài giá chống mm 2900 2500
6 Bước tiến của tấm đỡ gương mm 800 800
7 Tải trọng làm việc kN 1600 1200
8 Tải trọng ban đầu kN 950 -

9 Áp suất bơm MPa 31,5 19,6
10 Số lượng cột chống cái 04 04
11 Đường kính xi lanh cột mm 110 100
12
Góc dốc làm việc của giá độ
≤ 35 ≤ 45