APPLICATION OF COMBAI IN MINING AND TUNNELING INDUSTRIES - Full 10 điểm

ỨNG DỤNG COMBAI TRONG CÔNG NGHIỆP MỎ
VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM
ROADHEADER APPLICATIONS IN MINING AND TUNNELING INDUSTRIES
By:
H. Copur1, L. Ozdemir2, và J. Rostami3
1
Sinh viên đã tốt nghiệp, 2 Giám đốc và Giáo sư, và 3 Phó Giáo sư
Viện Cơ học Trái đất, Trường Đại học Mỏ Colorado, Golden, Colorado, 80401
Biên dịch:
KS. Phạm Tiến Vũ
Phịng Cơng nghệ Xây dựng Cơng trình Ngầm và Mỏ, Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ
Mobile: 0904 330 130
Tel:
(04) 864 5256
Fax:
(04) 8641564
Email:
URL: />
ABSTRACT
Roadheaders offer a unique capability and flexibility for excavation of soft to medium strength
rock formations, therefore, are widely used in underground mining and tunneling operations. A
critical issue in successful roadheader application in the ability to develop accurate and reliable
estimates of machine production capacity and the associated bit costs. This paper presents and
disscusses the recent work completed at the Earth Mechanics Institute of Colorado School of
Mines on the use of historical data for use as a performance predictor model. The model is
based on extensive field data collected from different roadheader operations in a wide variety of
geologic formations. The paper also disscusses the development of this operations devired to
estimate roadheader cutting rates and bit consumption.
TÓM TẮT
Combai đem lại khả năng và tính linh động độc nhất cho khai đào trong đá mềm và cứng
trung bình. Vì thế, nó được ứng dụng rộng rãi trong các cơng trình ngầm trong mỏ cũng như dân

dụng. Một vấn đề đang được tranh cãi là việc ứng dụng một cách thích hợp khả năng của combai
và chi phí tiêu hao răng cắt của nó trong khai đào các cơng trình ngầm . Bài viết này giới thiệu
và thảo luận những nghiên cứu đã được thực hiện bởi Viện Cơ học trái đất trực thuộc Đại học
Mỏ Colorado, trong việc sử dụng các dữ liệu lịch sử về một mô hình dự báo hiệu suất. Mơ hình
được thành lập dựa trên trường dữ liệu mở rộng được thu thập từ sự hoạt động của các combai
khác nhau trong các điều kiện địa chất khác nhau. Bài viết cũng thảo luận về các công thức thực
nghiệm dự báo hiệu suất được rút ra từ sự khảo sát về tốc độ cắt của combai và sự tiêu hao răng
cắt.
GIỚI THIỆU
Việc sử dụng rộng rãi hơn của các hệ thống khai đào cơ giới là một xu hướng nó làm tăng động
lực trong công nghiệp xây dựng và công nghiệp mỏ nhằm thay thế dần dần cơng nghệ khoan –
nổ mình truyền thống làm tăng sản lượng và giảm chi phí sản xuất. Lợi ích hơn nữa của khai đào
cơ giới cịn là làm tăng tính an tồn một cách rõ rệt, giảm bớt khối lượng cơng tác chống lị và
chi phí nhân lực. Các thành tựu này đi đôi với việc tăng năng suất và độ tin cậy của máy trong
các mỏ đã được cơ giới, nơi mà thị trường áp dụng cơ giới đang còn rất rộng rãi.
Các combai được sử dụng rộng rãi trong một phần các gương thi công cơng trình ngầm để đào
đá mềm đến đá cứng trung bình. đặc biệt là trong đá trầm tích. Chúng để được sử dụng để phát
triển và sản xuất trong công nghiệp mỏ trong đá mềm (tức là: các đường lò vận tải, các lò bằng,
vv) đặc biệt trong than, quặng và đất đá evaporitic. Trong xây dựng dân dụng, người ta sử dụng
combai để đào các cơng trình ngầm (đường sắt, đường giao thơng, cống rãnh, các cơng trình


ngầm phục vụ giải trí...) trong điều kiện đất đá mềm yếu, cũng như trong mở rộng và phục hồi
các cấu trúc cơng trình ngầm. Khả năng của chúng là có thể khai đào trong bất kỳ hộ chiếu tạo
nên sự hữu dụng của chúng trong các cơng trình ngầm dân dụng và trong mỏ, những nơi mà các
kiểu hộ chiếu, kích thước thay đổi đa dạng.
Hơn nữa tính cơ động và linh hoạt cao, các combai đòi hỏi một chi phí so với hầu hết các máy
khai đào khác. Do công suất đông cơ khấu cao hơn nên tang khấu nhỏ hơn, chúng tạo ra một khả
năng cắt đất đá cứng hơn và có độ mài mịn cao hơn so với các máy cùng loại, chẳng hạn như
các máy đào lò liên tục và các máy khoan.

COMBAI TRONG 50 NĂM QUA
Combai được phát triển rất sớm để khai đào cơ giới trong than và nó xuất hiện lần đầu vào
những năm 1950. Ngày nay, lĩnh vực áp dụng của chúng đã được mở rộng vượt ra ngoài ngành
khai thác mỏ than bởi việc tăng năng suất làm việc liên tục, các sự phát triển công nghệ và các
cải tiến thiết kế. Sự cải tiến chính của các combai trong những năm 1950 là trọng lượng, kích
thước và cơng suất đầu khấu, cải tiến thiết kế cần khấu, kiểu vơ và kiểu chất tải vật liệu thải. các
sự phát triển về cơ khí luyện kim trong chế tạo răng khấu, các hệ thống điện và thủy lực và sự
phát triển mở rộng tăng cường tự động hóa và các tính năng điều khiển từ xa. Tất cả những điều
này đã thúc đẩy mạnh mẽ các khả năng cắt, khả năng thích ứng cũng như tuổi thọ của combai.
Trọng lượng của máy đã đạt tới 120 tấn tạo nên tính ổn định và vững chắc hơn khung máy (giảm
rung, giảm bảo trì) từ đó tạo ra lực đẩy cao hơn và tiếp cận đất đá cứng hơn. Công suất của đầu
khấu đã được tăng lên đáng kể, đạt tới 500 kW cho phép khả năng xoắn mạnh hơn. Các combai
hiện đại đã đáp ứng được việc cắt đất đá trong các gương hầm lên tới hơn 100 m2 từ một vị trí
cắt. Bằng việc thiết kế bố trí răng cắt đầu khấu bằng sự hỗ trợ của máy tính nên đã tạo ra được
hiệu quả cao trong các điều kiện đất đá. Các răng cắt được phát triển từ dạng cấu tạo nêm cắt
sang các dạng răng trụ cầu khỏe. Hệ thống vơ và vận tải cũng được cải tiến để đạt được năng
suất cao nhất. Bàn vơ chất tải cũng được chế tạo với các mảnh ghép rời có thể mở rộng tạo nên
sự linh hoạt và cơ động. Các máy được trang bị thêm máy khoan neo, các thiết bị xử lý bụi cũng
được trang bị để đảm bảo an tồn cho cơng nhân làm việc trong gương lị. Chúng còn được gắn
thêm các thiết bị định hướng lazer và ở một số máy còn được gắn thiết bị hỗ trợ bằng máy tính
và điều khiển từ xa để tăng tính linh hoạt trong hoạt động, tăng năng suất và hiệu quả của máy.
Hình 1 thể hiện một combai kiểu cần khấu ngang trục hiện đại với cần khấu co rút (ben) và hệ
thống khoan neo.

Hình 1. Một combai với đầu cắt ngang trục
(Voest Alpine)


Tính cơ động, tính linh hoạt và khả năng khai thác được lựa chọn cấu thành nhiều thành tựu ứng
dụng quan trọng nhất của combai tạo nên chi phí khai đào hiệu quả. Tính cơ động có nghĩa là dễ

dàng di chuyển từ vị trí gương này đến gương khác trong mở rộng và sản xuất của mỏ trong
ngày, chẳng hạn với các hộ chiếu gương lò khác nhau (lò tiết diện móng ngựa, lị tiết diện chữ
nhật...), kích thước mặt cắt ngang, độ nghiêng (lên tới 20, đôi khi là 30 độ) và bán kính quay (có
thể tạo ra đường lị quay gần như là vng góc 90 độ). Sự lựa chọn phải đáp ứng được khả năng
khai đào ở những phần khác nhau của hỗn hợp gương nơi mà các thân quặng có thể bị phân tán ở
nhiều vị trí nhằm giảm bớt lao động thủ cơng và tối thiểu hóa khối lượng bị hao phí bởi lao động
chân tay cả trong đóng góp và cải thiện năng suất. Từ khi các combai trở thành các máy làm việc
trong gương lò cục bộ, các gương lò bắt đầu sử dụng chúng vì thế đầu khấu có thể chấp nhận và
thay đổi dễ dàng, và chống giữ nóc lị có thể được tiến hành ngay sát gương lị. Hơn nữa, tốc độ
năng suất cao trong các điều kiện đất đá thích hợp, tính an tồn được cải thiện, giảm với chống
giữ và u cầu về thơng gió, và kết quả cuối cùng là giảm bớt chi phí khai đào, đó chính là thành
tựu của các máy combai.
Khả năng cắt đá cứng của combai là nhân tố giới hạn quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng
ứng dụng của chúng. Nó hầu như phụ thuộc vào khả năng chịu đựng của răng cắt trong đá rắn
cứng, và đá có độ mài mòn cao. Ngày nay, các com bai hạng nặng có thể khấu hiệu quả trong
hầu hết các loại điều kiện đất đá có cường độ kháng nén khơng giới hạn lên tới 100 MPa
(~14.5000 psi) và đất đá cứng tới 160 MPa (~23.000) nếu các vết nứt hay các mặt liên kết thuận
lợi với chỉ số RQD thấp. Tăng tần số xuất hiện của các vết nứt hay hay đất đá yếu sẽ làm cho đất
đá trở lên dễ khai đào hơn bằng việc chỉ bóc tác các mảnh đất đá hoặc cắt nó ra khỏi khối thay
bằng việc cắt thơng thường khác. Nếu đất đá có độ mài mòn rất cao, hay tốc độ tiêu hao răng cắt
lớn hơn 1 răng/m3 đất đá, thì sự khai đào bằng combai trở lên khơng kinh tế do đó phải thay thế
liên tục và đi đơi với nó là việc làm tăng độ rung và chi phí bảo dưỡng cho máy.
Nhiều nỗ lực đáng kể đã được thực hiện tỏng vòng nhiêu năm qua trong việc làm tăng khả năng
đáp ứng của combai đào trong đá cứng. Hầu hết các nỗ lực này đã chú trọng vào việc thay đổi
cấu trúc của máy combai, chẳng hạn như: tăng trọng lượng của máy, tăng độ cứng vững của
khung và tăng công suất của động cơ đầu khấu. Các thử nghiệm trên các lĩnh vực mở rộng của
máy đã chỉ ra rằng công cụ cắt là một nơi yếu nhất trong khai đào đá cứng. Trừ khi có một sự cải
thiện mạnh mẽ trong nâng cao tuổi thọ của răng cắt, thực thật của việc cắt đá cứng vẫn còn là
một lĩnh vực xa với trong khả năng của combai. Viện Cơ học Trái đất (EMI) thuộc Đại học Mỏ
Colorado đã phát triển một công nghệ răng cắt Đĩa cắt cắt nhỏ (Mini-Disc Cutter) để thực hiện

việc đưa đĩa cắt với khả năng cắt đá cứng vào trong máy combai, tương ứng với các loại máy
khai đào cơ giới khác. (Ozdemir và nnk, 1995) Các thử nghiệm trong phịng thí nghiệm với các
đầu cắt ngang trục tiêu chuẩn đã chỉ ra rằng các Đĩa cắt nhỏ có thể làm tăng khả năng của
combai khai đào trong đá rắn cứng sẽ đem lại hiệu quả giảm chi phí thay thế răng cắt và giảm
thời gian ngưng trệ. Công nghệ cắt mới này hứa hẹn cho sự áp dụng combai với khả năng kinh tế
cho việc khai đào trong đá cứng. Hơn nữa, việc sử dụng các đĩa cắt nhỏ mà tang cắt của máy đã
được EMI phát triển để ứng dụng khai đào đá cứng. Một hình ảnh về của tang cắt của EMI trong
thử nghiệm trong phịng thí nghiệm tiêu chuẩn được thể hiện ở hình 2.


Hình 2. Đầu khấu Drum Miner
CƠ SỞ DỮ LIỆU VỀ HIỆU SUẤT HIỆN TRƯỜNG
Việc dự báo hiệu suất là một nhân tố quant trọng trong việc áp dụng combai thành công. Việc
này thông thường đi đôi với lựa chọn máy. Năng suất và sự khảo sát chi phí răng cắt. Sự áp dụng
thành công của công nghệ combai trong khai đào các cơng trình mỏ khiến cho sự đánh giá đúng
đắn và xác thực được phát triển để đáp ứng năng suất và đi theo nó là các chi phí răng cắt. Hơn
nữa, vấn đề thiết kế răng cắt là hết sức quan trọng và sự bố trí răng trên đầu khấu là phải được
nhìn nhận theo điều kiện của đá khi gặp phải trong quá trình khai đào.
Sự dự báo trước hiệu suất bao gồm hành động đánh giá tốc độ cắt tức thời, tốc độ tiêu hao răng
cắt và khả năng sử dụng máy trong những vùng có điều kiện địa chất khác nhau. Tốc độ cắt tức
thời (ICR) là năng suất thực tế trong quá trình cắt (tấn hay m3 /h). Tốc độ tiêu hao răng cắt là số
lượng răng cắt phải thay thế trong một đơn vị thể tích hay trọng lượng đất đá khai đào (răng/m3
hay tấn). Khả năng sử dụng máy là phần trăm thời gian sử dụng để khai đào cơng trình.
Viện Cơ học Trái đất thuộc Đại học Mỏ Colorado hợp tác với Phịng Cơng trình Mỏ của Đại học
Kỹ thuật Istanbul đã cho ra đời một cơ sở dữ liệu mở rộng liên quan đến hiệu suất của combai
với chủ thể của mơ hình kinh nghiệm phát triển để dự báo chính xác đáng tin cậy hiệu suất
combai. Cơ sơ dữ liệu bao gồm dữ liệu thực địa từ số nhiều cơng trình xây dựng dân dụng và mỏ
trên thế giới và bao gồm đa dạng các máy combai và đa dạng các điều kiện địa chất khác nhau.
Các phương pháp dự báo hiệu suất kinh nghiệm chủ yếu dựa trên kinh nghiệm đã qua và sự giải
thích theo phương pháp thống kê của các trường hợp đã được ghi nhận trước đó trong lịch sử. Để

thu được dữ liệu hiện trường theo yêu cầu trong định dạng có nghĩa và sử dụng được, một bản
sưu tập dữ liệu được chuẩn bị để gửi tới một nhà đầu tư, nhà thầu, chủ đầu tư, các đơn vị tư vấn
và nhà sản xuất combai. Hơn nữa, dữ liệu được thu được từ tài liệu sẵn có trong hiệu suất của
combai và thơng qua các cuộc khảo sát từ thực tế sử dụng. Những cố gắng sưu tập dữ liệu này
hiện vẫn còn đang tiếp tục được thực hiện.
Cơ sở dữ liệu bao gồm 6 chủ mục thông tin, như thể hiện trong bảng I. Các thông số địa chất về
cơ sở dữ liệu nói chung bao gồm các tính chất của khối đá và đá nguyên khối. Điều quan trọng
và thích hợp nhất của các tính chất khối đá trong cơ sở dữ liệu bao gồm chỉ số RQD, độ dày
phân lớp, phương và góc dốc của tệp khe nứt, các điều kiện về nước. Các tính chất của đá
nguyên khối là cường độ kháng nén dọc trục, cường độ kháng kéo, hàm lượng quartz, độ mịn và
độ mài mòn. Cấu trúc đất đá được phân thành các vùng riêng biệt để tối thiểu hóa độ rung trong
dữ liệu hiệu suất máy để đem lại sự phân tích với độ chính xác cao hơn. Điều này cũng làm đơn
giản hóa sự phân loại các tính chất cho mỗi vùng và đánh giá dữ liệu hiệu suất thực địa.


Các thơng số chính của combai bao gồm loại máy (loại bánh xích, loại khiên đào), trọng lượng
máy, loại đầu cắt (dọc trục, ngang trục), công suất đầu khấu, thiết kế răng cắt, loại cần khấu
(đơn, kép, do duỗi, khớp nối) và thiết bị đi kèm (ví dụ: bộ hãm, cấu hình tự động, lazer dẫn
hướng, làm mát răng cắt và dập bụi bởi tia nước,...vv).
Thông thường các thông số hoạt động của máy đào ảnh hưởng đến hiệu suất của máy khai đào
thơng qua q trình sử dụng máy. Các thông số hoạt động quan trọng nhất bao gồm: chống giữ,
hệ thống hệ thống hỗ trợ (vận tải, các đường ống sử dụng, nguồn cung cấp, công tác đo đạc...),
xử lý nền móng (thốt nước, bơm vữa, đóng băng...), nhân cơng (sẵn có, chun nghiệp) và tổ
chức sản xuất (quản lý, giờ ca/kíp, nguồn vật liệu...).


Bảng I. Phân loại thông tin trong Cơ sở dữ liệu
NHĨM THƠNG TIN
Thơng tin chung

Thơng tin combai

Thơng tin về hoạt động và kỹ thuật

Thông tin về khối đá trong mỗi vùng đất đá

Thông tin về đá nguyên khối trong mỗi vùng đất đá

Các ghi chép về hiệu suất cho mỗi vùng đất đá

CHI TIẾT THƠNG TIN
Loại/mục đích khai đào (lị bằng, lò đường sắt, cống
rãnh, lò trong mỏ than...), nhà thầu, chủ đầu tư, tư vấn,
địa điểm, ngày khởi công và hồn cơng...
Nhà sản xuất, tình trạng combai (mới, tân trạng lại, tận
dụng), phân loại combai, trọng lượng máy, công suất và
đường kính đầu khấu, số lượng và kiểu răng cắt, các
thiết bị đi kèm (điều khiển tự động, xé nước, thiết bị
hãm an toàn...).
Chiều dài khai đào, độ số và góc nghiêng, kích thước hộ
chiếu cơng trình, kinh nghiệm điều khiển, trình tự khấu
gương, giờ làm việc trong tuần và trong ngày, hệ thống
đổ thải, hệ thống chống giữ cơng trình...
Nguồn gốc địa chất, số lượng và phân loại vùng địa chất,
điều kiện nước, phân loại khối đá, RQD, tính chất phân
lớp, tính chất tệp khe nứt (hướng, khoảng cách, độ
nhám, chất lấp nhét) .
Tính chất cắt đá, cường độ kháng kéo và dọc trục, mô
đun đàn hồi, độ cứng bề mặt, kiến trúc đá (độ rỗng, hàm
lượng hạt khống/quartz và cỡ hạt, vi nứt nẻ...), độ mài

mịn...
Tốc độ cắt, tốc độ tiêu thụ răng/lợi cắt, khả năng sử dụng
của combai và tình trạng có thể mua, tiêu thụ năng
lượng, tốc độ tiến gương lớn nhất và trung bình, (trên
ca/ngày/tuần/tháng), sự cố chính trong khi hoạt động
khai đào, thời gian chết ước lượng (thời gian combai
dừng, dừng vì hệ thống hỗ trợ, dừng để chống/xử lý nền
móng )

DỰ ĐỐN HIỆU SUẤT
Trong một nghiên cứu trước đây (Copur và nnk, 1997), trong đó đề xuất rằng thay vì phát triển
một mơ hình dự báo hiệu suất phổ thơng, các mơ hình riêng lẻ cho các điều kiện máy và địa chất
khác nhau (bằng sự phân loại và tiêu chuẩn hóa sau của dữ liệu thực địa) sẽ được phát triển để
cải thiện độ chính xác và tin cậy các dự báo hiệu suất. Phương pháp luận này được đưa ra và
thảo luận trong bài viết này là Tốc độ cắt tức thời (ICR – Instantaneous Cutting Rate) và Tốc độ
Tiêu thụ Răng cắt (BCR – Bit Cutting Consumption). Combai và các kiểu đầu cắt, nguồn gốc
khối đá và loại đá được sử dụng như các thông số phân loại chủ yếu. Cường độ kháng nén dọc
trục (UCS – Uniaxial Compressive Strength), công suất đầu cắt (P-cutterhead power), trọng
lượng combai (W-Weight) và đường kính đầu cắt (CHD-Cutterhead Diameter) được sử dụng
như là các thơng số để tiêu chuẩn hóa.
Sự biến thiên của ICR với UCS, dựa trên dữ liệu hiệu suất thực địa, được thể hiện trong hình 3
cho tất cả các điều kiện địa chất gặp phải trong tất cả các loại combai. Đúng như trông đợi, dữ
liệu chỉ ra sự phân tán đáng kể với hệ số tương quan thấp, không cho phương nào để giảm đi
giữa UCS và ICR. Sau khi dàn xếp dữ liệu cho combai đầu cắt ngang trục trong đất đá trầm tích,
sự phân tán trở lên nhỏ hơn, như thể hiện trong hình 4. Hệ số tương quan vẫn còn thấp, để ngăn
ngừa, một biểu thức chính xác của bất kỳ mối liên hệ giữa hai biến. Từ ICR là tương ứng trực
tiếp giữa P và W và tương ứng nghịch đảo với UCS, sau khi tiêu chuẩn hóa bằng (P/UCS).
(W/UCS) và (P x W/UCS), sự tương xứng được cải thiện đáng kể, như thể hiện trong hình 5, 6
và 7. Như trong hình, sự phân loại và sự tiêu chuẩn hóa về sau đã được đưa ra vài khuynh hướng
định nghĩa trong dữ liệu. Nhưng mối liên hệ vẫn chưa đủ độ chính xác.

Một bước khác của quá trình phân loại là áp đặt lên dữ liệu trong các điều kiện của nhóm đá. Nó
phân bố sự cải thiện xa hơn trong mối liên hệ, như thể hiện trong hình 8 cho đất đá
evaporatic....Trong trường hợp này, công thức dự báo được biểu thị như sau:

ICR = 27,511× e 0,0023×( RPI )

RPI = P × W / UCS
Trong đó:
ICR
RPI
UCS
W
P
e

=
=
=
=
=
=

Tốc độ cắt tức thời, m3/h
Chỉ số xuyên cắt của combai
Cường độ kháng nén đơn trục, MPa
Trọng lượng combai, tấn
Công suất động cơ đầu khấu, kW
Cơ số của hàm lơ-ga-rít tự nhiên

Cơng thức này có thể được sử dụng để dự báo ICR cho khai đào trong đá evaporitic với các
combai đầu khấu ngang trục. Nó cũng có thể được sử dụng để chọn các combai để khai đào
trong đá evaporitic để đạt được năng suất theo mong muốn. Việc mở rộng cơ sở dữ liệu và việc
thực thi các thơng số tiêu chuẩn hóa khác có thể làm tăng hơn nữa độ chính xác của mối tương
quan này. Công việc này hiện nay đang được thực hiện. Phải nhớ rõ rằng đất đá evaporitic thơng
thường là dạng khối mà khơng có sự xuất hiện của các vết nứt, khe nứt, bất kỳ một thông số nào,
chẳng hạn như RQD được đề cập tới trong q trình tiêu chuẩn hóa. Tất nhiên, cấu trúc sắp xếp
đất đá luôn phô bày lượng lớn các vết nứt hay nứt nẻ, chỉ số RQD được cho là đóng một vai trị
chính yếu trong hiệu suất của máy, như các thảo luận trước đây.

Hình 3. Biểu đồ tương quan giữa ICR và UCS
cho tất cả các điều kiện đất đá và tất cả các loại combai


Hình 4. Biểu đồ tương quan giữa ICR và UCS
trong đá trầm tích với các combai kiểu đầu khấu ngang trục

Hình 5. Biểu đồ tương quan giữa ICR và P/UCS
trong đất đá trầm tích với các combai kiểu đầu khấu ngang trục

Hình 6. Biểu đồ tương quan giữa ICR và W/UCS


trong đất đá trầm tích với combai kiểu đầu khấu ngang trục

Hình 7. Biểu đồ tương quan giữa ICR và (PxW/UCS)
cho đất đá trầm tích với các combai đầu khấu ngang trục

Hình 8. Biểu đồ tương quan giữa ICR và RPI

cho đất đá Evaporitic và các combai đầu khấu ngang trục
Phương pháp luận tương tự cũng được áp đặt lên sự dự báo tốc độ tiêu thụ răng cắt (BCR). Sự
biến thiên giữa BCR và UCS được thể hiện trong hình 9. Sau khi phân mục dữ liệu của combai
đầu khấu ngang trục trong đất đá trầm tích và tiêu chuẩn hóa bằng UCS, trọng lượng máy và
cơng suất động cơ đầu khấu, mối liên hệ được thể hiện sự cải thiện đáng kể như trong hình 10.
Từ đó các đường kính của đầu khấu lớn hơn được sử dụng cho đá mềm hơn và độ mài mòn nhỏ
hơn, đường kính của đầu khấu cũng được dùng như là một thơng số tiêu chuẩn hóa. Nếu tiêu
chuẩn hóa với thơng số đường kính, một mối liên hệ tốt hơn sẽ được thể hiện như trong hình 11.
Trong trường hợp này, công thức dự báo là như sau:
BCR = 897,06( RCI ) 2 + 6,1769( RCI )
RCI = UCS /( P.W .CHD)
Trong đó:
BRC
RCI
UCS

=
=
=

Tốc độ tiêu thụ răng cắt, răng/m3
Chỉ số tiêu thụ đầu khấu
Cường độ kháng nén đơn trục, MPa


W
P
CHD

=

=
=

Trọng lượng combai, tấn
Công suất động cơ đầu khấu, kW
Đường kính đầu khấu, m

Độ chính xác của cơng thức dự báo có thể được tăng lên lớn hơn nếu một vài thông số, chẳng
hạn như: hàm lượng quartz trong đất đá, cỡ hạt được phân hạng và tiêu chuẩn hóa dữ liệu.

Hình 9. Biểu đồ tương quan giữa BCR và UCS
trong tất cả các điều kiện địa chất cho tất cả các loại combai

Hình 10. Biểu đồ tương quan giữa BCR và UCS/(PxW)
cho đất đá trầm tích với các combai đầu khấu ngang trục


Hình 11. Biểu đồ tương quan giữa BCR và RCI
cho đất đá trầm tích và các combai đầu khấu ngang trục
Các kết quả cho đến nay đã chỉ ra rằng phương pháp luận áp dụng phân loại và tiêu chuẩn hóa cơ
sở phù hợp này để đưa ra các cơng thức dự tính với độ chính xác lớn hớn. Vào thời điểm hiện tại,
công việc đang được thực hiện để phối hợp các thông số bổ xung (vd: hàm lượng quartz) vào
công thức đã phát triển để cải thiện độ chính xác và phạm vi của khả năng áp dụng.
KẾT LUẬN
Việc phân tích và ước lượng dữ liệu biên soạn cho cơ sở dữ liệu hiệu suất thực địa của combai đã
mang lại những thành công, một tập hợp các công thức đã được sử dụng dể dự báo khả năng cắt
tức thời (ICR) và tốc độ tiêu hao răng cắt (BCR) cho combai. Một mối liên hệ mật thiết được tìm
ra giữa hai thơng số với cơng suất động cơ đầu khấu (P), trọng lượng combai (W) cũng như
cường độ kháng nén đơn trục của đất đá (UCS). Các công thức được phát triển với các thông số
này là công thức về P, W à UCS. Các công thức này được tìm ra chủ yếu áp dụng cho đất đá

mềm nguồn gốc evaporitic. Sự phân tích hiện nay đang được mở rộng sang đất đá rắn cứng có
hoặc khơng có vết nứt, khe nứt sẽ làm cho các cơng thức trở lên đa dạng và phổ biến hơn. Trong
đất đá nứt nẻ, giá trị RQD sẽ được sử dụng như là một đơn vị đo lường về phân loại khối đá đối
trên quan điểm khả năng cắt của combai. Với các nỗ lực hiện nay chắc chắn việc thiết lập cơng
thức về các mơ hình dự báo hiệu suất của combai trở lên ngày càng chính xác hơn, chúng có thể
được dùng để tính tốn trong các loại đất đá khác nhau những nơi mà combai có thể hoạt động
đem lại hiệu quả kinh tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) Bilgin, N., Yazici, S., and Eskikaya, S., 1996, “A model to predict the performance pf roadheaders and impact
hammers in tunnel drivages,” Int. Eurock ’96 Symp., 2-5 Sep., Torino
2) Copur, H., Rostami, J., Ozdemir, L., and Bilgin, N., 1997, “Studies of Performance Prediction of Roadheaders
Based on Field Date in Mining and Tunneling Projects,” Int, 4th Mine Mechanization and Atutomation Symp.,
Bristane, Australia, pp. 4.A1-4A7
3) Neil, D. M., Rostami, J., Ozdemir, L., and Gertsch, R., 1994, “Construction and estimate techniques for
underground development and production using roadheaders,” SME Annual Meeting, Phoenix, Arizona
4) Ozdemir, L, Rostami, J., and Neil, D. M., 1995, “Roadheaders Development for Hard Rock Mining,” SME
Annual Meeting, March 6-9, Denver, Colorado.