Vận tải bằng băng tải trong mỏ than hầm lò

Chơng I. Tình hình sử dụng băng tải
trong mỏ than hầm lò và nghiên cứu sử dụng tại việt
nam
1.1. Vận tải trong mỏ than hầm lò
Quá trình khai thác than hầm lò là quá trình gồm nhiều khâu công nghệ: đào
lò, chống giữ, khai thác, vận chuyển khoáng sản khai thác Trong đó vận tải là
một khâu quan trọng trong quá trình này. Nó là một khâu quyết định hiệu quả khai
thác. Chi phí cho vận tải chiếm 50 60% tổng chi phí khai thác khoáng sản, 40 -
45 % tỷ lệ vốn đầu t xây dựng cơ bản. Chính vì lý do đó ngay trong quá trình thiết
kế của mỏ và trong quá trình khai thác vấn đề lựa chọn sơ đồ và phơng tiện vận tải
mỏ, trong đó có mỏ than hầm lò hết sức đợc chú trọng và luôn đợc hoàn thiện, cải
tiến. Lựa chọn sơ đồ và phơng tiện vận tải nh thế nào phụ thuộc rất nhiều vào các
điều kiện kỹ thuật địa chất và kỹ thuật mỏ. Trong đó những yếu tố quan trọng là:
độ dày và góc dốc vỉa, độ chứa khí, công suất mỏ, số vỉa khai thác đồng thời, kích
thớc ruộng mỏ, số gơng khai thác, sơ đồ mỏ vỉa và chuẩn bị khai thác, sơ đồ khai
thác, trình tự mỏ, số lợng lò chuẩn bị và lò chợ, số lợng lò chợ.
Trong mỏ hầm lò tuỳ thuộc hình thức vận tải có vận tải bên trong và vận tải
ngoài. Vận tải bên trong gồm có: vận tải trong gơng lò (lò chợ hoặc lò chuẩn bị) ;
vận tải tại những đờng lò trung gian - vận chuyển khoáng sản trên những đờng lò
trung gian; vận tải chính - vận chuyển khoáng sản khai thác đất đá ra bên ngoài
hoặc về sàn giếng (khi có giếng trục tải); trục hàng từ giếng lên bề mặt mỏ.
Theo loại hàng vận chuyển, tuyến vận tải phân thành: tuyến vận tải chính -
dùng để vận chuyển khoáng sản, đất đá; tuyến vận tải hàng phụ: chở thiết bị, các
loại vật liệu khai thác và ngời. Trong thực tế khai thác mỏ hầm lò nớc ta, trên cùng
một tuyến có thể sử dụng để vận chuyển khoáng sản, đất đá và vật liệu
Phơng tiện vận tải sử dụng trong sơ đồ vận tải tại mỏ than hầm lò có thể là:
vận tải liên tục - máng cào, băng tải; vận tải chu kỳ: tời, skip; vận tải đờng ray -
dùng đầu tàu điện kéo goòng. Để phục vụ các phơng tiện vận tải đó có các thiết bị
phụ trợ đảm bảo hoạt động đồng bộ kết nối giữa hai loại phơng tiện loại này và loại
khác có các thiết bị phụ trợ. Các thiết bị phụ trợ gồm có : Các loại cấp liệu, lật
goòng, máy cào, máy đẩy goòng, tời kéo toa

Hiện nay tại các mỏ than hầm lò nớc ta sử dụng các phơng tiện vận tải sau:
-7-
Vận tải đờng gòong: Dùng để vận chuyển than, đất đá, vật liệu chống giữ lò
vào trong lò, thiết bị Ngoài ra còn dùng để vận chuyển ng ời . Các loại đầu tầu sử
dụng có hai loại: Tàu điện cầu vẹt và ắc quy do hai nớc sản xuất: CHLB Nga và
Trung Quốc. Các loại tầu điện cầu vẹt: KP10, KP14 (CHLB Nga). Các loại tầu điện
ắc quy APN 4,5 ; AM8 - 4,5 tấn và 8 tấn (CHLB Nga); tầu điện của Trung Quốc 5
tấn, 10 tấn.
Goòng sử dụng là các loại goòng 0,6 ữ 3m
3
. Cho đến nay toàn bộ các goòng
đang sử dụng là goòng chế tạo trong nớc tại các đơn vị cơ khí Than- Khoáng sản:
Cty CP cơ khí Mạo Khê, Cty CP cơ điện Uông Bí Chở ng ời bằng các các toa chở
ngời chuyên dụng.
Máng cào: Tại các mỏ sử dụng các loại máng cào do Việt Nam, Trung Quốc
và CHLB Nga chế tạo. Trong số đó loại máng cào C14 do Viện Cơ khí Năng lợng
và Mỏ, Công ty CP Cơ khí Mạo Khê và Công ty CP cơ điện Uông Bí chế tạo là loại
máng cào có kết cấu và thông số tơng tự loại SKAT 80 của Ba Lan chiếm số lợng
lớn. Ngoài ra còn có máng cào CP70M của CHLB Nga. Gần đây nhiều mỏ đã đa
vào sử dụng các loại máng cào SGB 420, SGB620 do các nhà máy cơ khí mỏ Trung
Quốc chế tạo.
Băng tải: Cho đến thời điểm hiện nay có thể đánh giá các băng tải hầm lò
đang sử dụng là do Việt Nam và Trung Quốc chế tạo. Có một số ít băng tải là của
Liên Xô cũ, nhng thực chất là đợc cải tiến sửa chữa nhiều lần, đợc bổ xung các bộ
phận chính sản xuất tại Việt Nam.
1.2 Vận tải bằng băng tải trong mỏ than hầm lò
Băng tải là thiết bị vận tải liên tục đợc sử dụng trong dây chuyền công nghệ
khai thác than hầm lò. Có thể thấy băng tải đợc sử dụng trong nhiều sơ đồ vận tải.
Để minh họa xem xét một số sơ đồ vận tải từ các tài liệu trong và ngoài nớc.
Trên hình 1.2-1 trình bày sơ đồ vận tải khi khai thác với than dốc thoải. Tại

các lò chợ đều sử dụng băng tải để vận chuyển than. Để phù hợp với tiến độ khai
thác, tại lò chợ sử dụng giải pháp kết hợp máng cào với băng tải. Than từ các băng
tải đợc chuyền sang các băng lò nghiêng và đổ và toa xe goòng do đầu tầu điện kéo
chuyển ra ngoài.
-8-
Hình 1.2-1 Sơ đồ vận tải khai thác vỉa dốc thoải.
1, 4 - Băng tải ; 2- Lò thông gió; 3- Thợng băng tải; 5- Thợng vận tải phụ; 6- Lò hạ
vận tải; 7- Thợng chở ngời; 8- Lò hạ chở ngời; 9- Băng tải chở ngời; 10- Thợng thông
gió; 11- Đờng vận tải chính; 12- Lò vận tải chính xuyên vỉa; 13- Sân giếng; 14- Trục tải
skip; 15- Trục tải thúng cũi.
Sơ đồ trên kết hợp cả vận tải bằng tầu điện máng cào, băng tải. Có thể thấy
băng tải có thể sử dụng rộng rãi trong sơ đồ vận tải mỏ than hầm lò khi xem xét sơ
đồ vận tải của mỏ than hầm lò Raspadsky thuộc liên hiệp sản xuất than Kuzbasugol
(hình 1.2-2).
Trong sơ đồ có cặp giếng nghiêng lắp hai băng tải để vận chuyển than đá từ
mỏ. Ngoài ra còn có 03 giếng đứng đợc trang bị máng xoắn tháo than, trục cũi.
Máng xoắn tháo than xuống mức vận chuyển, trục cũi chuyển ngời, vật liệu và thiết
bị. Than từ các cánh lò khai thác vận chuyển bằng băng tải tới máng tháo xoắn 5.
Tơng tự nh vậy ở cánh phải và tầng trên, than vận chuyển bằng băng tải gom vào
băng tải chuyển đến máng xoắn 3. Than từ lò thợ 5, 6 theo băng tải vận chuyển tới
băng tải gom vào mắng xoắn 4 và có thể vận chuyển lên bề mặt bằng băng tải trong
cặp giếng nghiêng khác.
-9-
Hình 1.2- 2. Sơ đồ vận tải mỏ than hầm lò Raspadsky.
Từ các sơ đồ vận tải trên và nhiều sơ đồ vận tải mỏ than hầm lò khác có thể
thấy băng tải là phơng tiện không thể thiếu trong dây chuyền vận tải. Với những u
điểm của mình và những tiến bộ trong thiết kế, chế tạo, băng tải ngày càng đợc sử
dụng rộng rãi.
Tại Việt Nam, trong giai đoạn trớc đây, vận tải trong mỏ than hầm lò chủ yếu
là bằng phơng tiện vận tải đờng ray và máng cào. Cùng với sự phát triển của sản

xuất than, tăng sản lợng than khai thác bằng hầm lò, nhu cầu áp dụng băng tải
trong dây chuyền mỏ than hầm lò rất cấp bách. Nhất là khi sản lợng các mỏ than
hầm lò tăng lên đạt 1ữ triệu tấn/ năm và đa các thiết bị cơ giới hoá khai thác com
bain đào lò, khâu than, và chống thuỷ lực, giá thuỷ lực di động, com bai vào áp
dụng. Các công ty than đã sớm áp dụng băng tải trong hầm lò là: Cty than Mạo
Khê, Hà Lầm, Vàng Danh , Khe Chàm .Trên bảng 1.2- 1 trình bày số liệu sử
dụng băng tải trong các công ty than, hầm lò.
-10-
Bảng 1.2- 1 . Số liệu băng tải sử dụng trong hầm lò của các công ty than
TT Tên đơn vị Ký hiẹu Nớc sản
xuất
Công suất
(KW)
Chiều dài
(m)
Số lợng
(Chiếc)
Khung cứng
hay con lăn
treo cáp
I
Công ty than
Khe Chàm
1 STJ-800 T. Quốc 40x2 300 14 Khung cứng
2 SST-650 T. Quốc 40 300 03 Khung cứng
II
Công ty than
Hà Lầm
1 B-500 VCKNL
và Mỏ

5,5ữ7,5 35,43ữ61,19
06 Khung cứng
2 B-650 VCKNL
và Mỏ
5,5ữ30 18,32ữ230
16 Khung cứng
3 B-800 VCKNL
và Mỏ
15ữ55 50ữ365
09 Khung cứng
III
Công ty than
Thống Nhất
1 STJ-800 T. Quốc
30ữ90 200ữ320
14 Khung cứng
2 SQD-
800/75x2
T. Quốc 75x2 210 02 Khung cứng
3 STJ-
800/37x2
T. Quốc 37x2 420 01 Khung cứng
IV
Công ty than
Mạo Khê
1 YNMX-
1P
T. Quốc 315 484 01 Khung cứng
2 PTG50/1
000

VN 40 70 04 Khung cứng
V
Công ty than
Mông Dơng
1 316 5 lớp
bố
VN 11 26 03 Khung cứng
VI
Công ty than
Quang Hanh
1 DTC-80 T. Quốc 55 320 01 Khung cứng
-11-
2 B=650 Tự chế 5,5 18 14 Khung cứng
VII
Công ty than
Vàng Danh
1 B=800 VCKNL
và Mỏ
22 50 01 Khung cứng
2 BT-II T. Quốc 315 482 01 Khung cứng
VIII Công ty than
Hạ Long
1 SQQ-
800/2x90
T. Quốc 2x90 358 01 Khung cứng
2 DHT-
800
T. Quốc 90 323 01 Khung cứng
3 B650/19
0/45

Viện
M.mỏ
45 190 01 Khung cứng
4 SPJ-650 T. Quốc 55 235 01 Khung cứng
5 SPJ-650 T. Quốc 2x55 319 01 Khung cáp
VI Công ty than
Uông Bí
1 SPJ-650 T. Quốc 22X47 400 10 Khung cáp
2 SPJ-800 T. Quốc
17ữ50
400 10 Khung cáp
3 SPJ-650 T. Quốc
17ữ40 200ữ240
06 Khung cứng
4 SPJ-800 T. Quốc 18,5 Khung cứng
Từ số liệu khảo sát có thể thấy:
Số lợng băng tải sử dụng trong hầm lò ngày càng nhiều. Xu thế và nhu cầu về
băng tải hầm lò sẽ tăng, nhất là khi sản lợng khai thác hầm lò sẽ ngày càng chiếm
tỷ trọng lớn trong sản lợng than khai thác của Tập đoàn Công nghiệp Than -
Khoáng sản Việt Nam.
Ngoài các băng tải thông thờng, một số công ty than đã áp dụng băng tải
khung cáp một loại băng tải các nớc sử dụng đã lâu, nhng ở Việt Nam mới đa vào
sử dụng. Tổng số băng tải khung cáp đang sử dụng là: 21 chiếc.
1.3 Một số vấn đề về băng tải khung cáp
-12-
Nh đã trình bày, việc áp dụng rộng rãi phơng tiện vận tải liên tục trong công
nghiệp mỏ làm tăng năng suất, giảm giá thành vận tải và cuối cùng tăng hiệu quả
sản xuất. Mặc dù băng tải là phơng tiện vận tải đã đợc thiết kế, chế tạo từ lâu nhng
vẫn tiếp tục đợc nghiên cứu hoàn thiện. Một trong những loại đó là băng tải khung
cáp với giàn con lăn khớp treo, giàn con lăn mềm hoặc giàn con lăn cứng. Loại

băng tải này đợc sử dụng rộng rãi ở các nớc cả ở mỏ lộ thiên và mỏ hầm lò. Dới
đây trình bày một số thông tin về chế tạo và sử dụng băng tải khung cáp. Tại CHLB
Nga băng tải khung cáp đợc chế tạo tại các nhà máy : Cracholuchsky, Artemov,
Aleksandrov. Những nghiên cứu, thiết kế đầu tiên về băng tải khung cáp với con
lăn khớp treo đợc thực hiện tại Viện . Những băng tải khung cáp
đầu tiên có các thông số tơng đối lớn : Tại mỏ lộ thiên Kadjarasky lắp đặt băng tải
khung cáp với băng cao su có bề rộng 1400mm, còn mỏ lộ thiên tại
Mejdurechensky khai thác băng tải khung cáp với bề rộng băng 1200mm. Cả hai
băng sử dụng con lăn khớp treo. Có hai loại băng tải khung cáp của nhà máy
Aleksandrov đợc tiêu chuẩn hoá và thơng mại hoá rộng rãi: loại 21000 và
21000-01.
Tại các mỏ than hầm lò Mỹ cũng sử dụng rộng rãi băng tải khung cáp với con
lăn treo, chủ yếu là loại con lăn mềm. Tại Anh vận tải than trong mỏ hầm lò trớc
đây hầu nh bằng băng tải khung cáp. Tại Pháp ở giai đoạn phát triển của công
nghiệp than, một nửa số băng tải trong hầm lò là loại khung cáp. Loại băng tải này
cũng đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp mỏ Ba Lan, CHLB Đức.
Băng tải khung cáp cũng đợc sử dụng và đánh giá cao tại Nhật Bản. Trung
Quốc là nớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển, có sản lợng lớn nhất thế
giới cũng nghiên cứu chế tạo, sử dụng băng tải khung cáp trong khai thác than lộ
thiên và hầm lò. Băng tải khung cáp đợc chế tạo tại nhiều nhà máy Trung Quốc:
Nhà máy cơ khí mỏ Hồ Nam, Nhà máy cơ khí mỏ An Huy, Thạch Long Do sự
phát triển tăng nhanh sản lợng khai thác than, một số các công ty than thuộc Tập
đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam đã nhập và sử dụng băng tải khung
cáp từ Trung Quốc (số liệu băng tải khung cáp đã nhập và sử dụng trình bày trong
bảng(1.2-1).
Băng tải khung cáp có kết cấu phần đầu dẫn động và phần đuôi giống nh băng
tải thông thờng. Riêng phần giữa khung băng, băng tải khung cáp là một hệ thống
gồm hai dây cáp thép kéo căng song song dọc tuyến băng. Trên cáp treo có treo
giàn con lăn kiểu khớp, kiểu mềm Cách một khoảng nhất định ( một nhịp ), cáp
đợc đỡ bằng giá đỡ, hoặc treo bằng cáp treo lên kết cấu nhà xởng hoặc đờng lò.

-13-
Trên hình 1.3-1 trình bày một nhịp khung cáp loại đỡ cáp bằng giá, trên mỗi nhịp
có treo 04 giàn con lăn treo kiểu khớp.
Hình 1.3-1. Nhịp khung cáp của băng tải khung cáp
1-Dây cáp treo; 2-Giá đỡ; 3-Giàn con lăn treo trên; 4-Con lăn dới.
Các loại con lăn treo sử dụng cho băng tải khung cáp cũng có nhiều loại. Giàn
con lăn treo loại khớp ( Hình 1.3-2 )
-14-
Hình 1.3-2. Giàn con lăn treo loại khớp
a-Nhà máy Alexsandrov; b-Nhà máy Artemov; c-Nhà máy Kracholuchsky.
Trên hình 2.2-3 trình bày kết cấu giàn con lăn : loại cho cỡ hạt nhỏ ( hình 2.2-3a ),
cỡ hạt lớn ( hình 2.2-3b ), trên hình 2.3-4 là giàn con lăn trục mềm.
1.4. Đánh giá tính sử dụng băng tải khung cáp trong mỏ than hầm lò.
Một số vấn đề về tính sử dụng của băng tải khung cáp có thể đánh giá nh sau :
- Giảm tác động động học vật liệu lên băng và con lăn: Trong băng tải, bộ
phận mang tải là băng cao su. Băng cao su có độ cứng không lớn. Băng cao su và
vật liệu trên băng giữa hai con lăn bị võng. Độ võng này đặc biệt khác bình thờng
khi trên băng có cục vật liệu kích thớc lớn nằm trên. Khi băng chuyển động qua
con lăn, xảy ra quá trình va đập cục vật liệu đó vào con lăn, gián tiếp qua băng
cao su. Kết quả của quá trình đó dẫn đến các hậu quả sau :
+ Giảm tuổi thọ của băng cao su, một bộ phận chiếm tỉ lệ giá thành lớn của
băng tải.
-15-
Hình 1.4-1. Kết cấu nối con lăn của giàn con lăn
a- Loại cho cỡ hạt nhỏ ; b- Loại cho cỡ hạt lớn
+ Giảm thời gian làm việc của con lăn và giàn con lăn (lực tác động lớn lên
vòng bi, trục con lăn). Trong một số trờng hợp khi giá đỡ con lăn không có kết cấu
đủ cứng vững đã xảy ra h hỏng giá đỡ con lăn.
+ Băng tải làm việc không ổn định : lệch băng, văng vật liệu ra bên ngoài dọc
theo tuyến băng.

Với khung cáp, các tác động xấu nêu trên đợc giảm đáng kể do độ đàn hồi của
khung cáp và độ linh hoạt của giàn con lăn (treo, khớp, hoặc mềm ) đi theo. Ưu
điểm này có tác động lớn đặc biệt khi dùng để vận chuyển vật liệu có lẫn các hạt
kích thớc lớn.
Ngoài ra do tính đàn hồi của cáp treo, khi chất tải lên băng sẽ giảm lực va đập.
Trong trờng hợp này băng làm việc nh một bộ phận giảm chấn.
- Giảm khối lợng vật liệu chế tạo khung băng : thay vì các khung băng tải kết
cấu hàn từ thép hình. Khung băng tải trong trờng hợp này chỉ chủ yếu là hai sợi cáp
kéo song song.
- Đối với điều kiện trong hầm lò băng tải khung cáp còn có các u điểm :
+ Dễ dàng tháo lắp, di chuyển, dễ dàng điều chỉnh.
+ Do điều kiện nền không ổn định có thể treo khung cáp vào các kết cấu trong
hầm lò. Nhờ các tăng đơ dễ dàng có thể điều chỉnh băng khi lắp đăt và trong quá
trình sử dụng.
-16-
Hình 1.4-2. Giàn con lăn treo mềm
+ Dễ dàng thu dọn vật liệu rơi vãi dọc tuyến băng.
So với băng tải khung kết cấu thông thờng, băng tải khung cáp có những điểm
lu ý sau:
- Khi dùng với các băng tải có truyền băng có đoạn chuyển từ đoạn thẳng sang
dốc phải thiết kế kết hợp với các đoạn có khung dạng kết cấu.
- Kết cấu khung phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính kỹ thuật của băng tải : vận
tốc và ổn định chuyển động của băng cao su Hệ cáp với con lăn treo, băng là một
hệ dao động với tần số dao động riêng nhất định. Có thể có hiện tợng cộng hởng.
Vì vậy trong tính toán cáp phải tính đến yếu tố này.
-17-
Chơng II : Tính Toán thông số băng tải khung cáp
2.1 Đặc điểm tính toán băng tải khung cáp
Nh đã trình bày trong mục 1.3 nguyên lý làm việc của băng tải khung cáp
cũng nh băng tải khung kết cấu kim loại. Điều khác biệt so với băng tải khung cứng

cố định là ở băng tải khung cáp giàn con lăn đợc treo trên hai sợi cáp thép kéo căng
song song dọc tuyến băng. Trên những khoảng cách nhất định (nhịp) của cáp treo
giàn con lăn đợc đỡ bởi các giá đỡ cáp hoặc treo trên cáp nâng. Từ đặc điểm này
việc tính toán băng tải khung cáp có những điểm sau:
Tính toán, lựa chọn các thông số của băng tải tính toán nh tính toán băng tải
thông thờng: xác định năng suất, chọn bề rộng băng, vận tốc băng, chọn loại băng
cao su, tính toán chọn động cơ
Tính toán lựa chọn cáp đáp ứng yêu cầu làm việc của băng tải: Chịu đợc lực
tĩnh của giàn con lăn treo, trọng lợng băng, trọng lợng vật tải. Ngoài ra phải đảm
bảo sự làm việc ổn định của băng tải. Yêu cầu thứ hai rất quan trọng đảm bảo cho
những đặc tính u việt của băng tải khung cáp so với băng tải thông thờng. Các
thông số phải xác định là lực căng băng và đờng kính của cáp treo.
Việc tính toán các thông số của băng tải đợc đề cập trong các tài liệu trong và
ngoài nớc. ở các nớc có nhiều hãng chế tạo và cung cấp cho thị trờng băng tải các
loại. Những hãng này đã đa ra những phơng pháp tính toán băng tải riêng của mình
nh Brigestone- Nhật, Phoeniex- CHLB Đức, Viện Nghiên cứu máy nâng chuyển
()- CHLB Nga Việc nghiên cứu tính toán băng tải đ ợc các các
nhà khoa học Liên Xô trớc đây, CHLB Nga ngày nay chú ý nhiều. Nhìn chung các
bớc chính tính toán của các nớc, các hãng gần tơng tự nhau. Riêng về thông số cụ
thể có những khác biệt. Thí dụ lực lăn của con lăn các nớc đều đa ra hệ số lực cản
chỉ phụ thuộc vào điều kiện sử dụng. Riêng theo Sakhmeister L.G. (CHLB Nga) đa
ra hệ số lực cản ngoài điều kiện nh trên còn tính đến các yếu tố nh độ căng băng,
biến dạng của vật liệu tải trên băng ở nớc ta các tài liệu tính toán băng tải đều
dùng phơng pháp tính toán của các nhà khoa học CHLB Nga. Vì vậy để tính toán
băng tải khung cáp cũng dùng phơng pháp đó và để đơn giản hệ số lực cản con lăn
chỉ dùng hệ số lực cản chỉ phụ thuộc vào yếu tố sử dụng, có tính đến trình độ công
nghệ chế tạo con lăn trong nớc hệ số chung cho cả con lăn trên và dới.
2.2 Xác định các thông số kỹ thuật
-18-
2.2.1 Lựa chọn các thông số chủ yếu

Nh đã trình bày trong mục 1.2 kết quả khảo sát cho thấy xu thế băng tải hoá
vận tải trong mỏ than hầm lò là nhu cầu cấp thiết và là xu thế tất yếu. Cho đến hiện
nay theo khảo sát, nghiên cứu của Viện KHCN mỏ đã đã đa vào sử dụng băng tải
khung cáp SPJ- 800 của Trung Quốc loại ở mỏ than Nam Mẫu và Đồng Vông.
Phân tích các thông số kỹ thuật của loại băng tải này cho thấy phù hợp với điều
kiện mỏ hầm lò:
Vận tốc băng tải sử dụng V
b
= 1,63m/s. Theo số liệu về vận tốc băng và theo
dãy thông số vận tốc băng tải u tiên của CHLB Nga thì vận tốc này thuộc mức
trung bình, nhng so với xu thế tăng vận tốc băng hiện nay thì thấp. Sử dụng vận tốc
này để tính toán thiết kế băng tải nghiên cứu thì khi cần thiết tăng năng suất băng
có thể tăng vận tốc băng mà không phải thay loại băng rộng hơn, tránh cải tạo kết
cấu băng tải.
Bề rộng băng B = 800mm, phù hợp với điều kiện đờng lò chật hẹp.
Với những phân tích trên lấy các thông số băng tải SPJ- 800 để nghiên cứu,
thiết kế băng tải khung cáp cho mỏ than hầm lò Than- Khoáng sản Việt Nam.
Trong quá trình đó nghiên cứu, phân tích thấy rõ những nguyên lý thiết kế, chọn
kết cấu, tính toán kiểm nghiệm. Kết quả các nghiên cứu này dùng để thiết kế băng
tải khung cáp với những thông số khác, lớn hơn khi có yêu cầu của sản xuất.
1- Lựa chọn đờng kính con lăn treo:
Đờng kính con lăn đợc tiêu chuẩn hoá ở các nớc. Một phần vì rất phụ thuộc
vào đờng kính ống thép chế tạo hàng loạt có thể dùng để chế tạo con lăn. Dãy
thông số đờng kính con lăn: Theo CT 22646-77 là : 63, 89, (102), 108,(127),
133,(152), 159, 194 (các thông số trong ngoặc ít đợc u tiên sử dụng).
Xu thế trong thiết kế băng tải là giảm trọng lợng con lăn, tăng đờng kính để
giảm lực cản. Trong điều kiện hầm lò và giàn con lăn treo trên khung cáp chọn đ-
ờng kính con lăn 89 mm.
2-Lựa chọn khoảng cách nhịp treo cáp và khoảng cách con lăn.
Khoảng cách con lăn trên (con lăn mang tải) chọn phụ thuộc vào khối lợng đổ

đống và bề rộng băng. Khoảng cách con lăn dới (con lăn không tải) lớn hơn khoảng
cách con lăn trên. Thông thờng lớn gấp (2ữ3) lần khoảng cách con lăn trên. Theo
số liệu thiết kế của nớc ngoài với bề rộng băng B=800 mm, khối lợng đổ đống
( 0,8ữ1 ) t/m
3
khoảng cách con lăn trên l
p
= (1,3ữ1,4) m; khoảng cách con lăn dới
l
p
= 3m; góc nghiêng con lăn = 20
o
.
-19-
Khoảng cách nhịp con lăn phụ thuộc vào số lợng giàn con lăn trong một nhịp,
đồng nghĩa với phụ thuộc vào khoảng cách con lăn trên và con lăn dới. Vị trí bố trí
giá đỡ hoặc treo cáp hợp lý nhất là về mặt kết cấu và dao động là đặt giữa khoảng
cách của hai con lăn trên cạnh nhau. Ngoài ra cũng từ lý do kết cấu hợp lý nhất là
bố trí giá đỡ con lăn dới ở vị trí này. Bố trí nh vậy, lực tác động từ con lăn dới sẽ
chỉ truyền tới giá đỡ hoặc cáp nâng mà không tác động gì tới cáp treo.
Phân tích về số lợng giàn con lăn trên một nhịp có thể thấy nh sau:
- Bố trí nhiều giàn con lăn trên trong một nhịp sẽ làm giảm số lợng giá đỡ cáp
hoặc cáp nâng. Tuy nhiên sẽ có những điều sau:
+ Phải tăng độ căng của cáp treo nhằm đảm bảo độ võng của băng và điều
kiện làm việc của băng tải. Hệ quả là phải chọn cáp có đờng kính lớn hơn để đảm
bảo độ bền cần thiết.
+ Khó phối hợp tối u về kết cấu và động học giữa việc bố trí giàn con lăn trên
và con lăn dới. Thông thờng con lăn dới nên bố trí tại vị trí bắt đầu và kết thúc của
nhịp. Nh vậy con lăn dới sẽ bố trí ngay tại giá đỡ cáp hoặc dới cáp nâng, khi đó lực
của trọng lợng con lăn dới không tác động tới cáp treo, không tham gia vào quá

trình dao động của hệ cáp treo băng tải băng - vật tải. Nh vậy bố trí nhiều giá
con lăn trên trong một nhịp trong khi vẫn duy trì khoảng cách giữa chúng thì
khoảng cách giữa các con lăn dới sẽ lớn.
Xem xét so sánh bố trí 02 giàn con lăn trên trong một nhịp (hình 2.2.1-1a) và
nhiều giàn con lăn trên một nhịp (thí dụ 03 giàn con lăn trong một nhịp ( hình
2.2.1-1b)). Có thể thấy, khi băng làm việc, tại vị trí bất kỳ của băng giữa hai nhịp
băng có độ võng. Độ võng này bao gồm: Độ võng do trọng lợng băng, vật liệu tải
và con lăn trên tác dụng lên cáp. Độ võng do trọng lợng của băng, vật liệu tải tác
dụng tại khoảng giữa các con lăn.
Trên hình 2.2.1-1a có thể thấy rõ, khi có 02 giàn con lăn trên một nhịp do tính
đối xứng hình học của hệ cho nên độ võng của cáp khi sử dụng giá đỡ cáp, hoặc khi
độ đàn hồi của tất cả cáp nâng bằng nhau thì có trị số nh nhau. Khi đó băng bị võng
nhng toàn chiều dài băng sẽ có hình dạng độ võng nh khi sử dụng khung băng tải
cứng kết cấu kim loại. Trên hình 2.2.1-1b thì không nh vậy, độ võng cáp
-20-
Hình 2.2.1-1. Sơ đồ độ võng băng.
a- Nhịp với 02 giàn con lăn; b - Nhịp với 03 giàn con lăn trên
khác nhau tại các vị trí treo con lắc dẫn đến độ võng chung của băng thay đổi trong
một nhịp. Khi đó băng chuyển động tơng tự nh trên con lăn lắp với các độ cao khác
nhau thay đổi theo chu kỳ. Điều này không lợi cho tính ổn định của băng.
Từ những phân tích trên cho thấy : Số lợng giàn con lăn trong một nhịp là 02
là hợp lý nhất. Từ đó khoảng cách con lăn trên là 1,5m, bớc con lăn dới là 3m. Các
thông số này thoả mãn mọi yêu cầu đặt ra.
3- Lựa chọn sơ đồ đầu dẫn động
Để dẫn động băng tải có thể dùng sơ đồ dẫn động 1 tang (hình 2.2.1-2a), dẫn
động hai tang- tang đầu và tang đuôi (hình2.2.1-2b); dẫn động hai tang đầu sát
nhau (hình 2.2.1-2c). Ngoài ra còn có các sơ đồ dẫn động khác. Phân tích các sơ đồ
dẫn động, chọn sơ đồ trên hình 2.2.1-2c. Từ sơ đồ dẫn động này có thể tạo ra 03
băng tải sử dụng cùng kết cấu:
- Dẫn động 2 tang từ hai động cơ độc lập.

- Dẫn động 2 tang từ một động cơ công suất nhỏ.
- Dẫn động 2 tang từ một động cơ công suất lớn.
-21-
Hình 2.2.1-2. Các sơ đồ đầu dẫn động băng tải
a- Dẫn động một tang; b- Dẫn động hai tang ( đầu và cuối); c- Dẫn động hai tang
hình 2.2.1-2. Với sơ đồ dẫn động đã chọn, chọn sơ đồ băng tải nh trên
hình 2.2.1-3. Các thông số tính toán nh sau:
- Năng suất; t/h. 350
- Chiều dài vận chuyển; m . 350
- Chiều rộng băng tải; mm. 800
- Vận tốc băng; m/s. 1,63
- Giàn con lăn trên 3 con lăn
- Góc nghiêng con lăn 20
0
- Khoảng cách con lăn nhánh có tải; m. 1,5
- Khoảng cách con lăn nhánh không tải; m. 3
Hình 2.2.1-3. Sơ đồ băng tải
2.2.2. Xác định công suất dẫn động
Năng suất băng tải nằm ngang xác định theo công thức sau:
Q= 3600 Fvb. (2.2.2-1)
Trong đó: Q - Năng suất băng tải; t/h.
F- Diện tích tiết diện vật liệu trên băng; m
2
v
b
- Vận tốc băng; m/s
-22-
- khối lợng riêng đổ đống vật liệu; t/m
3
Đối với than nguyên khai có trị số: = (0,85ữ 0,9) t/m

3
Diện tích tiết diện vật liệu trên băng đặt trên dàn 03 con lăn xác định theo
công thức.

3
2
4
K
b
F =
(2.2.2-2)
Trong đó: b- bề rộng làm việc của băng; m.
b = 0,8B
K
3
- hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào các thông số: Góc đổ tự
nhiên của vật liệu vận chuyển , góc nghiêng con lăn bên ; tỷ số = lp/ b (trong
đó l
p
- chiều dài con lăn). Trị số k
3
đợc rút ra từ tính toán trong các tài liệu dới dạng
đồ thị.
Để xác định lực kéo sử dụng phơng pháp tính điểm (hình 3.2.1-3) theo các
công thức sau :
S
j+1
= S
i
+ W

(i+1)- i
(j=1,2, , n) (2.2.2-3)
Trong đó: S
(i +1)-i
- Lực cản chuyển động băng trên đoạn i và i +1; N.
Tổng lực cản - lực kéo xác định nh sau:
W
0
= S
n
- S
1
(2.2.2-4)
Điều kiện truyền chuyển động băng;
S
n
= S
v
=S
r
.
T
K
e
à
(2.2.2-5).
Trong đó: S
v
, S
r

- Lực căng băng vào và ra của tang của bộ dẫn động; N
Hệ số à phụ thuộc vào điều kiện làm việc và chất lợng bề mặt tang
dẫn động.
- Tổng số góc ôm của các tang dẫn động.
K
t
-Hệ số d tr ma sát, G = 1,15 ữ1,2
Lực căng của băng còn phải thoả mãn điều kiện giới hạn độ võng cho phép
trên nhánh có tải:
S (0,50 ữ 0,80) (q
vl
+ q
b
).l
p
(2.2.2-6a)
Trong đó: q
vl
, q
b
- Trọng lợng phân bố của vật liệu, băng; N/m
q
b
- Xác định theo catalog của các nhà sản xuất băng
-23-
q
vl
xác định theo công thức sau.

b

vl
v
Qg
q
36
=
(2.2.2-6b)
Lực cản trên nhánh có tải và không tải:
W
t
= (q
vl
+ q
b
+q
cl
).cos q
vl
.Lsin (2.2.2-7a)
W
d
= (q
vl
+ q
b
).cos q
b
.Lsin (2.2.2-7b)
Trong đó: W
t

, W
d
- Lực cản trên nhánh có tải và không tải; N
q
vl
, q
b
, q
cl
, q
cl
- Trọng lợng phân bố vật liệu, băng cao su, con lăn
có tải, con lăn không tải; N/m
L- Chiều dài vận chuyển; m.
- Góc nghiêng băng tải.

cl
cl
cl
L
G
q
'
'
=
;
cl
cl
cl
L

G
q
''
'' =
Trong đó: G
cl
, G
cl
- Trọng lợng con lăn tải không tải; N.
Lực cản khi băng uốn qua tang:
S
n
= S
n-1
(2.2.2.8a)
Trong đó: - Hệ số cản.
Lực cản tại vị trí máng nhận tải:
)8.2.2.2(100.
36
)(
2
1
22
bgLhf
v
vvQ
W
m
b
ob

m

+

=
Trong đó: v
b
, V
o
Vận tốc băng và vận tốc dòng tải theo hớng chuyển động
của băng; m/s.
f- Hệ số ma sát vật liệu với thành máng
h, L
m
Chiều cao và chiều dài máng; m.
Công suất động cơ dẫn động


.1000
.
lo
dd
vW
N
=
(2.2.2-9a)
Trong đó:
N
dt
- Công suất dẫn động kW.

-24-
- Hiệu suất bộ truyền động;
Để dẫn động băng tải chọn hai chuyển động cơ dẫn động độc lập. Tổng công
suất hai động cơ phải bằng công suất dẫn động.
N
1
+N
2
= N
dđ
(2.2.2-9b)
Trong đó:
N
dd
- Công suất dẫn động; kW
N
1
,N
2
- Công suất động cơ 1 và động cơ 2; kW
Công suất N
1
,N
2
xác định nh sau:

1
1
1
.1000

.

l
vW
N
=
;
2
22
2
.1000
.

vW
N
=
(2.2.2-10)
Trong đó: W
1
,W
2
- lực kéo phát huy trên tang 1 và tang 2.
v
1
, v
2
- vận tốc băng vào tang 1 và tang 2; m/s.


1

,

2
Hiệu suất bộ dẫn động tang 1 và tang 2.
Để đơn giản hoá và thống nhất hoá các bộ phận băng tải, để thuận tiện cho
việc bảo dỡng sửa chữa, dùng một loại dẫn động cho hai tang nh sau. Khi đó

1
=

2
=

.
Đối với sơ đồ dẫn động đã chọn có góc
1
=
2
=

1
.
1
+
=
ky
WKy
W
o
;

1
2
+
=
ky
W
W
o
(2.2.2-11)
Trong đó: W
0
- Tổng lực kéo, N.
ky- hệ số phân bố lực kéo.


=
à
eky
Kết quả tính toán các thông số kỹ thuật của băng tải trình bày trong bảng
2.2.2 - 1. Thông số kỹ thuật chính băng tải phụ thuộc vào chiều dài, độ dốc sử dụng
trình bày trong biểu đồ hình 2.2.2-1
-25-
Bảng 2.2.2-1 Kết qủa tính toán thông số băng tải
TT
Thông số Đơn vị Trị số Ghi chú
(1) (2) (3) (4) (5)
I
II
III
IV

V
VI
VII
VIII
Năng suất
Chiều dài vận chuyển
Lực cản trên nhánh có tải
Lực cảm trên nhanh không
tan
Lực căng
S
1
S
2
S
3
S
4
S
5
S
6
S
7
S
8
S
9
S
10

S
11
Công suất dẫn động
Phân bố công suất động cơ:
- Động cơ 1
- Động cơ 2
Băng
- Loại - 100
- Bề rộng
- Số lớp
- Lực kéo 01 lớp
t/h
m
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
kW
kW
kW
-

m
lớp
N/cm
350
300
18.100
3.580
12.610
12.610
12.990
12.990
13.880
16.970
17.480
35.930
37.010
37.010
37.010
42,37
26,8
15,32
0,8
5
1000
Có thể dùng
loại tơng đơng
-26-
Từ kết quả tính toán chọn động cơ. Do băng tải làm việc trong điều kiện hầm
lò chọn động cơ phòng nổ nh sau:
Bảng 2.2.2-2. Động cơ điện dùng cho băng tải khung cáp

Thông số Đơn vị Động cơ 1 Động cơ 2
- Loại
- Công suất
- Số vòng quay
- Điện áp
-
kw
v/ph
V
YBD 225 M - 4
30
1475
380/660
YBD 180 M - 4
17
1475
380/660
*Có thể dùng động cơ phòng nổ của Công ty chế tạo động cơ điện Việt -
Hung.
Hình 2.2.2 - 1. Biểu đồ thông số băng tải khung cáp phụ thuộc vào chiều dài
và góc nghiêng sử dụng.
2.3. Tính toán khung cáp
2.3.1. Các yêu cầu đối với khung cáp
Nh đã trình bày trên, sự khác biệt của băng tải khung cáp so với băng tải thông
thờng là kết cấu đỗ dàn con lăn. Dàn con lăn trên băng tải thông thờng là dàn con
lăn cứng đợc lắp trên khung kết cấu kim loại, còn giàn con lăn băng tải khung cáp
là giàn con lăn treo đợc trên hai sợi cáp thép mắc song song. Với chức năng nh vậy
khung cáp phải đáp ứng các yêu cầu sau:
-27-
- Đảm bảo chuyển động bình thờng của băng cao su trên các con lăn. Điều

này đồng nghĩa với việc đảm bảo điều kiện làm việc ổn định của băng tải.
- Có độ bền kéo và độ cứng cần thiết để đảm bảo độ làm việc tin cậy, an toàn
của kết cấu khung cáp nói riêng và toàn băng tải nói chung.
2 .3.2. Tính toán khung cáp
Trên hình 2.3.2-1 trình bày sơ đồ một đoạn khung cáp, còn trên hình 2.3.2-2
là sơ đồ làm việc của một sợi cáp. Do hai sợi cáp của khung cáp làm việc với sơ đồ
đối xứng, trong tính toán chỉ cần xem xét một sợi.
Các lực tác động lên cáp gồm có:
- Lực do trọng lợng của con lăn, vật liệu tải, băng.
- Lực do trọng lợng bản thân cáp
- Lực lực ma sát và do độ chuyển vị của con lăn do lực ma sát gây ra.
Hình 2.3.2-1. Sơ đồ một đoạn khung cáp băng tải
1- Cáp nâng; 2- Cáp treo; 3- Nhánh băng trên; 4- Con lăn dới;
5- Dàn con lăn trên; 6- NHánh băng dới
Hình 2.3.2-2. Sơ đồ làm việc của khung cáp
- Tải trọng động (cần phải tính đến khi các con lăn tại vị trí chất tải cũng đợc
treo trên cáp).
Trong điều kiện hầm lò, để đơn giản trong việc sử dụng, lắp đặt, đuôi băng tải
đợc thiết kế cùng với máng nhận tải. Các dàn con lăn tại vị trí nhận tải đợc lắp trên
khung cứng. Vì vậy chỉ xem xét ba yếu tố lực trên cùng.
-28-
Xét một nhịp khung cáp trờng hợp băng tải nằm ngang ( =0
0
) ở trạng thái
tĩnh. Trong trờng hợp này lực do trọng lợng con lăn dới, băng nhánh dới truyền
toàn bộ lên dây treo, sơ đồ tác dụng lực lên cáp có dạng nh trên hình 2.3.3-1
Phơng trình độ võng cáp tại điểm xét có dạng:

S

=
M
y
(2.3.2-1)
Trong đó: y - độ võng tại điểm xét; m


M
- Tổng momen tại điểm xét; Nm
Theo nghiên cứu của nớc ngoài, điều kiện để cáp làm việc bình thờng là:
y
max
[y] = 0,02 l'p
Viết phơng trình cân bằng momen tại điểm treo con lăn và cho H
A
=H
B
=S do
độ võng nhỏ có:
S=25P (2.3.2-2)
Lực P tác dụng lên 01 dây cáp xác định nh sau:

[ ]
gpGplqqqP
bctl
'')2(
2
1
+++=
(2.3.2-3)

Trong đó: q
ve
, q
c
,q
b
- khối lợng phân bố vật liệu tải, cáp, băng cao su; kg/m.
G'p - khối lợng con lăn treo nhánh trên;kg
g - gia tốc rơi tự do; m/s
2
(g=9,8m/s
2
)
Xem xét tác động của trọng lợng con lăn dới lên lực căng của cáp khi băng
làm việc và lắp đặt với độ dốc . Khi làm việc dới tác động của lực ma sát giữa
băng cao su và con lăn, con lăn chuyển dời khỏi vị trí ban đầu góc . Lực tác dụng
lên con lăn gồm: áp lực N
d
do trọng lợng băng, lực ma sát F
ms
và trọng lợng bản
thân (bao gồm cả khung).
áp lực N
d
xác định theo công thức:
N
2
= q
b
. l'p . g . cos

Trong đó: q
b:
Khối lợng phân bố băng cao su; kg/m
l''p Bớc con lăn nhánh dới;m
Sơ đồ lực tác dụng lên con lăn khi băng chuyển động lên dốc: nhánh không tải
nh trên hình 3.3.2-3a nhánh có tải -3.3.2-3 b. Xem xét khi băng chuyển động lên
trên.
-29-
Phơng trình cân bằng lực tác dụng lên con lăn có dạng
)42.3.2(
0)cos(cos)sin(
0)cos()sin(sin
''
''






=+
=


dpms
msdp
NGFR
FNG
Trong đó: F
ms

- Lực ma sát tác dụng lên con lăn
F
ms
= N
2
(2.3.2-5a)
Sau khi biến đổi có:

)sin(cos''
)sincos(



+
+
=
NpG
N
arctg
d
(2.3.2-5b)
Mức tăng độ căng của một sợi cáp do 01 con lăn dới là:
)sin.(
2
1
"
"

pd
GNS

=
(2.3.2-6)
Dấu (- )sử dụng khi băng chuyển động lên; dấu + khi băng chuyển động
xuống.
Xem xét tác động của con lăn trên lên độ căng của cáp. Con lăn trên đợc treo
trên sợi cáp (hình 3.3.2-3 a,b). Quá trình dịch chuyển của con lăn trên tơng tự nh
trên. Trong trờng hợp này lực tác động lên con lăn gồm: áp lực N
t'
lực ma sát F
ms
và trọng lợng bản thân. áp lực N
t
xác định theo công thức:
N
t
= (q
b
+ q
vl
).l'
p
.g. cos (2.3.2-7)
Trong đó: q
b
, q
vl
- khối lợng phân bố của băng, vật liệu; kg/m.
l'
p
bớc con lăn nhánh trên; m.

Tơng tự, mức tăng độ căng của một sợi cáp do 01 con lăn trên là:

)sin.(
2
1
,,

p
GNS
t
=
(2.3.2-8)
Dấu (-) sử dụng khi băng vật liệu chuyển động lên trên, dấu (+) khi băng vật
liệu chuyển động xuống dới.
-30-
Hình 2.3.2-3. Sơ đồ lực tác động lên cáp khi băng chuyển động lên
a- Nhánh có tải; b- Nhánh không tải
Điều kiện các phơng trình 3.3.2-4 ữ 3.3.2-8 đúng là:
- Khi băng chuyển động lên: 0 < <
Góc = khi: * Đối với băng nhánh có tải
)92.3.2(
)(
][
'
'
a
G
glqq
arctg
p

pvlb

+
=

* Đối với nhánh không tải:
)92.3.2(][
''
''
b
G
glq
arctg
p
pb
=

- Khi băng chuyển động xuống: góc nằm trong góc .
-31-