46 KHCNM SỐ 5/2022 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TRỤC TẢI GIẾNG ĐỨNG, KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM ThS Đoàn Ngọc Cảnh, ThS[.]
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TRỤC TẢI GIẾNG ĐỨNG, KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM ThS Đồn Ngọc Cảnh, ThS Ngũn Đin ̀ h Thớng ThS Nguyễn Văn Đức, ThS Chu Quang Định Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin TS Trần Tú Ba Hội khoa học Công nghệ mỏ Biên tập: TS Lưu Văn Thực Tóm tắt: Bài báo giới thiệu tổng quát nhu cầu, tổng hợp kết nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị trục tải giếng đứng theo nội dung đề tài nghiên cứu cũng phân tích đánh giá một ảnh hưởng, tác động của dự án KHCN “Nghiên cứu chế tạo thiết bị, công nghệ thi công đào giếng trục tải giếng đứng ứng dụng cho mỏ than hầm lò Núi Béo” Viện KHCN Mỏ chủ trì Đặt vấn đề Cùng với điện dầu khí, than nguồn lượng quan trọng cho phát triển kinh tế đất nước Với yêu cầu phát triển nhu cầu tiêu thụ than ngành công nghiệp chủ lực nước điện lực, xi măng, phân bón, hóa chất… sẽ ngày tăng mạnh Theo chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt (Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 16/3/2016) sản lượng than thương phẩm sản xuất toàn ngành sẽ tăng nhanh giai đoạn: 51 - 54 triệu vào năm 2025 55 - 57 triệu vào năm 2030 Đáp ứng mục tiêu trên, điều kiện sản lượng khai thác lộ thiên ngày giảm, mỏ hầm lò phải tiến hành theo hai hướng chin ́ h để đảm bảo phát triển ổn định nâng cao sản lượng tập trung khai thác xuống sâu mỏ hoạt động tiếp tục mở mỏ đưa vào sản xuất Trong những năm gần số mỏ hầm lò đã, triển khai mở vỉa giếng đứng mỏ than Mông Dương, Hà Lầm, Núi Béo, Hạ Long Mạo Khê Với giếng đứng hệ thống trục tải có vai trò rất quan trọng tồn hoạt đợng vận hành của giếng Đó là hệ thống phục vụ vận tải than, nguyên nhiên vật liệu, thiết bị người lao động từ mặt sân công nghiệp xuống mức khai thác ngược lại Do vậy, việc làm chủ kỹ thuật công nghệ và công tác thiết kế, chế tạo nội địa hoá thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng cần thiết, vừa kiểm soát làm chủ thiết bị, vừa tạo chủ động cho ngành công nghiệp chế tạo nước sản xuất chế tạo được thiết bị trục tải, đem lại hiệu kinh tế và 46 phát triển, nâng cao trình độ khí nước Nhu cầu thiết bị của hệ thống trục tải mỏ giếng đứng Hệ thống trục tải mỏ giếng đứng khâu quan trọng, đảm bảo nối liền vận tải mỏ mặt mỏ than khống sản hầm lị khai thơng giếng đứng Với nhiệm vụ vậy, hệ thống trục tải giếng đứng có vai trị quan trọng mặt đảm bảo trì sản xuất an toàn lao động Đây thiết bị tiêu thụ điện lớn, tới hàng nghìn kW cũng là thiết bị loại siêu trường siêu trọng., vậy việc quản lý vận hành, làm chủ thiết bị thách thức lớn với nhiều đơn vị sử dụng Hình Hệ thống trục tải giếng đứng Máy trục; 2- Puly; 3-Tháp giếng; 4,5,6-Thiết bị hệ thống dỡ tải;7- Dây cáp 8,9,10,11- Thiết bị hệ thống cấp tải; 12-Cốt giếng KHCNM SỐ 5/2022 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hệ trục tải giếng đứng thường bao gồm các thiết bị điển hình sau (xem hin ̀ h 1): - Máy trục: Thiết bị quan trọng hệ thống trục tải giếng đứng, có chức tạo lực nâng, hạ thùng trục thông qua hệ cáp kéo để vận chuyển người, vật liệu, vật tư, thiết bị khoáng sản; - Thùng trục: Là các thùng kết cấu thép có hai loại là skip thùng cũi; Trong đó Skip - dùng để vận chuyển khoáng sản, vật liệu Thùng cũi - dùng để vận chuyển vật tư, thiết bị, người trình vận chuyển trục tải; - Tháp giếng: Là thiết bị không thể tách rời hệ thống trục tải giếng đứng, dùng để lắp đặt puly dẫn hướng trục tải, hệ dỡ tải và thiết bị phụ trợ khác Chiều cao tháp giếng phải đảm bảo nâng, dỡ tải cho skip vận chuyển vật liệu, thùng cũi vận chuyển người, thiết bị và phục vụ công tác bảo dưỡng, sửa chữa puly, thay cáp, thùng cũi, skip; - Hệ thống cấp dỡ tải: Là hệ thống thiết bị tiếp nhận vận chuyển, cấp liệu vào skip dỡ tải từ skip lên bunke chứa mặt bằng; - Cốt giếng: Là hệ thống khung kết cấu lắp đặt giếng đứng để dẫn hướng đảm bảo sự chuyển động thùng trục dọc theo giếng lắp đặt cơng trình kỹ thuật giếng Kết nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị trục tải giếng đứng Dự án KHCN “Nghiên cứu chế tạo thiết bị, công nghệ thi công đào giếng trục tải giếng đứng ứng dụng cho mỏ than hầm lị Núi Béo” là mợt cơng trin ̀ h nghiên cứu khoa học, tổng hợp nhiều linh ̃ vực nghiên cứu khác như: Kết cấu chống, thi công đào giếng và Thiết kế, chế tạo thiết bị trục tải Trong đó thiết bị trục tải tập trung nghiên cứu về tháp giếng, thùng cũi, cốt giếng và hệ cấp dỡ tải Đây là những thiết bị chin ́ h hệ thống trục tải giếng đứng và có khả cao về chế tạo nội địa hóa, phù hợp với lực công nghệ sản xuất nước Sau năm triển khai thục hiện (2013-2017), cán bộ nghiên cứu Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin đã làm chủ thiết kế, hoàn thành và đạt được nhiều kết quả bật nghiên cứu thiết kế và chế tạo nội địa hóa thiết bị trục tải giến đứng, cụ thể như: - Đã làm chủ thiết kế kiến trúc, kết cấu tháp giếng, cốt giếng, thùng cũi hệ thống cấp dỡ tải của hệ thống trục tải giếng đứng Sản phẩm thiết kế tuân thủ tiêu chuẩn khắt khe về thiết bị trục tải giếng đứng (QCVN 02: 2016/BCT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia An toàn tời trục mỏ), phù hợp điều kiện cụ thể giếng đứng mỏ hầm lò Núi Béo - Xây dựng hoàn chỉnh hồ sơ thiết kế chế tạo tháp giếng hệ puly dẫn cáp, thùng cũi hai sàn, cốt giếng hệ thống cấp dỡ tải cho cặp giếng đứng chính, phụ mỏ than hầm lị Núi Béo, bao gồm: Bộ vẽ thiết kế chế tạo, thuyết minh tính tốn thiết kế, qui trình cơng nghệ chế tạo, vận chuyển, lắp dựng kiểm tra an toàn thiết bị Sản phẩm được nghiệm thu đảm bảo chất lượng, hàm lượng khoa học tính thực tiễn cao - Lần đơn vị sản xuất khí nước (Công ty CP Cơ khí Lilama 69-3, Công ty CP Cơ khí Yên Thọ) đã chủ động tham gia sản xuất chế tạo, thi công lắp dựng thành công tháp giếng, cốt giếng hệ thống cấp dỡ tải cho giếng đứng với độ sâu 400m, đáp ứng tiêu chí kỹ thuật khắt khe xây dựng giếng đứng mỏ hầm lò Sản phẩm nghiên cứu của các đề tài thuộc Dự án Khoa học Công nghệ đã được chế tạo nợi địa Hình Hình ảnh tháp giếng và bunke hệ thống cấp tải KHCNM SỐ 5/2022 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 47 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Bảng Tổng hợp sản phẩm sản phẩm ứng dụng vào thực tế TT Sản phẩm tiêu chất lượng Đơn vị đo Thông số kỹ thuật đạt - Số lượng tháp 01 - Chiều cao m 58 sàn Thời gian Lắp đặt Tháp giếng - Số sàn - Sàn đỡ puly skip m +51,9; +45,9 - Sàn dịch vụ bảo trì m +41,1; +36.5 - Khối lượng 396,9 - Số lượng tháp 01 - Chiều cao m 47 2017 - 2020 Tháp giếng phụ - Số sàn sàn - Sàn puly thùng cũi m +41,0; +35,0 - Sàn puly thùng cũi tầng m +30,8 - Sàn dịch vụ bảo trì m +21,68; +12,55 - Khối lượng 286,2 Bộ cốt giếng lắp đặt giếng đứng m 6,0 Độ sâu m 386 Khối lượng Bộ cốt giếng lắp đặt giếng đứng phụ khoang Tấn 386 m 6,0 Độ sâu m 416 khoang Tấn 559 Khối lượng Hệ thống cấp dỡ tải tự động Công suất thông qua 01 Tấn/năm hóa và lắp đặt sử dụng thực tế tại công trin ̀ h giếng đứng mỏ than hầm lò Núi Béo (hin h 2) ̀ Tổng hợp chi tiết các sản phẩm nghiên cứu đã được áp dụng thực tế sản xuất xem bảng Đánh giá kết đạt được 4.1 Hiệu khoa học công nghệ Thông qua công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nội địa hóa thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng, mang lại nhiều lợi ić h: - Đội ngũ cán nghiên cứu nước đã làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo thiết bị trục tải 48 2016 - 2019 01 Đường kính giếng Dạng kết cấu 01 Đường kính giếng Dạng kết cấu 2016 - 2019 2.000.000 2016 - 2019 2017 - 2020 giếng đứng, đáp ứng được nhu cầu phát triển ngành công nghiệp khai khống và chế tạo khí nước - Nâng cao lực, kinh nghiệm sản xuất chế tạo, thi công lắp đặt vận hành máy, thiết bị khí dạng siêu trường, siêu trọng, có độ phức tạp cao hệ thống trục tải giếng đứng cho các đơn vị thi công xây lắp nước - Xây dựng được công nghệ chế tạo sản phẩm khí tḥc hệ thống trục tải giếng đứng phù hợp phù hợp lực, điều kiện sản xuất đơn vị KHCNM SỐ 5/2022 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ chế tạo nước, tạo điều kiện thúc đẩy sản xuất, chế tạo nội địa hoá thiết bị trục tải giếng đứng - Xây dựng tiêu chuẩn, làm sở tiến tới xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam phục vụ công tác thiết kế, thi công giếng đứng chế tạo hệ thống trục tải giếng đứng - Hỗ trợ phối hợp trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội hướng dẫn, đào tạo thành công 03 thạc sỹ kỹ thuật về chuyên ngành nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng 4.2 Hiệu kinh tế xã hội Việc thực thành công đề tài chế tạo nội địa hóa thiết bị trục tải giếng đứng có tác động tích cực cụ thể về kinh tế xã hội: - Thông qua công tác nghiên cứu, thiết kế giúp đội ngũ cán nghiên cứu nước được đào tạo tiếp cận công nghệ thiết kế chế tạo thiết bị đặc thù ngành khai thác mỏ, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động, góp phần đảm bảo an sinh xã hội - Việc tự thiết kế, chế tạo lắp đặt thiết bị nước giúp giảm chi phí ngoại tệ nhập Riêng cơng tác chế tạo nội địa hóa thiết bị trục tải giếng đứng đã góp phần giảm chi phí đầu tư 30% so với phương án nhập khẩu (830/1150 tỷ đồng) Bên cạnh đó cũng tạo điều kiện cho các đơn vị sản xuất khí nước sản xuất chế tạo kết cấu, thiết bị khí tởng trọng lượng 3.000 thép (bao gồm hạng mục nội địa hóa hệ thống trục tải thuộc dự án), giá trị 200 tỉ đồng Tạo công ăn việc làm cho hàng trăm công nhân làm việc năm thực hiện sản xuất chế tạo, lắp dựng thiết bị - Các thiết bị trục tải giếng đứng có giá trị kinh tế lớn Thông qua Dự án giúp các đơn vị nước nắm rõ, làm chủ về thiết bị, chủ động thiết chế tạo nội địa hóa nước, chủ động việc sửa chữa, thay thiết bị, tiết kiệm nguồn lớn ngoại tệ lớn nhập Hơn nữa, thành công việc thiết kế, chế tạo thiết bị trục tải tạo chủ động thực dự án giếng đứng tương tự công việc liên quan tới sản xuất chế tạo, thi công lắp dựng kết cấu lớn siêu trường, siêu trọng Gơp phần giảm giá thành thiết kế, chế tạo nâng cao tỷ lệ nội địa hố cho dự án tiếp theo, góp phần đẩy nhanh tiến độ dự án khai thác mỏ hầm lò giếng đứng TKV, tiết kiệm thời gian, bớt phụ thuộc vào tư vấn nước 4.3 Hiệu mặt mở rộng dự án - Thông qua đề tài thuộc dự án, xây dựng hoàn chin ̉ h bộ hồ sơ thiết kế, qui trình cơng nghệ sản xuất chế tạo số thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng Các kết nghiên cứu, tính tốn, qui trình cơng nghệ chế tạo, vẽ thiết kế sử dụng tham khảo cho việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị điều kiện cụ thể khác theo yêu cầu - Trong giai đoạn tới ngành than đầu tư xây dựng mỏ hầm lò (Bảo Đài 1,2 3), khai thác xuống sâu mỏ khai thác (Mạo Khê, Vàng Danh, Dương Huy, Thống Nhất…), việc chủ động nội lực nước công tác thiết kế thi công giếng đứng, thiết kế chế tạo hệ thống trục tải giếng đứng tiết kiệm lượng ngoại tệ lớn, mang lại việc làm thúc đẩy ngành Than, ngành khí mỏ phát triển bền vững 4.4 Bài học kinh nghiệm - Xây dựng giếng đứng áp dụng hệ thống trục tải giếng đứng yêu cầu cấp thiết hướng phát triển ứng dụng tương lai ngành cơng nghệ khai khống Việt Nam Việc triển khai dự án Khoa học Công nghệ gắn liền dự án đầu tư giúp cho đơn vị nghiên cứu khoa học, đơn vị thi công, sản xuất chế tạo nước nâng cao lực thiết kế, kinh nghiệm thi công, sản xuất chủ động thực cho dự án lớn tương tự tương lai Tuy nhiên dự án nghiên cứu gắn liền dự án đầu tư nên tiến độ triển khai dự án Khoa học Công nghệ it́ nhiều bị ảnh hưởng phụ thuộc vào tiến độ dự án đầu tư - Trong công tác nghiên cứu giếng đứng hệ thống trục tải, tính tốn chun sâu kết cấu chống giếng, kết cấu thiết bị lớn dạng siêu trường siêu trọng việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng hỗ trợ mô phỏng thiết kế, kiểm tra phương án phù hợp, hiệu quả, khoa học và thực tế - Việc hợp tác với nước lĩnh vực thiết kế, chế tạo, áp dụng công nghệ cần thiết cho giai đoạn khởi đầu, sẽ giúp cho đơn vị tư vấn nước nắm bắt nhanh, hướng nghiên cứu, tiết kiệm được thời gian, đảm bảo chất lượng sản phẩm từ đó nhanh chóng làm chủ thiết kế, công nghệ xây dựng, chế tạo thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng Việt Nam - Việc nghiên cứu, hoàn thiện thiết kế điều kiện ứng dụng cụ thể cần trì phát huy để ngày hoàn thiện sản phẩm thiết kế chế tạo, đáp ứng phù hợp với điều kiện áp dụng cụ thể của sản phẩm - Sự hợp tác, phối hợp, hội thảo, trao đổi ý kiến rộng rãi với chuyên gia, tổ chức nghiên cứu chuyên ngành giúp triển khai hiệu công tác nghiên cứu, đặc biệt lĩnh vực kỹ thuật, thiết bị, công nghệ chưa có nhiều tài liệu, chuyên gia, đơn vị chuyên môn nước nghiên cứu KHCNM SỐ 5/2022 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 49 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Kết luận - Dự án KHCN“Nghiên cứu chế tạo thiết bị, công nghệ thi công đào giếng trục tải giếng đứng ứng dụng cho mỏ than hầm lò Núi Béo” Viện KHCN Mỏ chủ trì thực hiện hoàn thành tốt, đầy đủ mục tiêu đặt Thông qua thực đề tài thuộc dự án giúp đơn vị nghiên cứu nước tiếp cận, nắm bắt làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng Các đơn vị sản xuất nước có thêm kinh nghiệm sản xuất chế tạo sản phẩm khí, phát triển nâng cao lực, trình độ chế tạo thiết bị mỏ Lần nước tự thiết kế, sản xuất chế tạo thiết bị trục tải giếng đứng dạng siêu trường siêu trọng, lắp dựng kết cấu tháp giếng cao 50m, hệ thớng cốt giếng đường kính 6m với độ sâu 350m với khối lượng rất lớn hàng ngàn kết cấu thép cho giếng đứng - Kết nghiên cứu dự án KHCN cho thấy khả bước làm chủ tính tốn thiết kế, chế tạo nội địa hóa thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng, dần thay thế tư vấn nước ngồi chủ đợng về thiết bị trục tải giếng đứng mỏ than hầm lò Tài liệu tham khảo: [1] Trần Tú Ba nnk (2018) Báo cáo tổng hợp kết khoa học công nghệ dự án khoa học công nghệ cấp nhà nước “Nghiên cứu chế tạo thiết bị, công nghệ thi công đào giếng trục tải giếng đứng ứng dụng cho mỏ than hầm lị Núi Béo” Viện KHCN Mỏ [2] Đồn Ngọc Cảnh nnk (2018) Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo tháp giếng hệ puly dẫn cáp hệ thống trục tải giếng đứng mỏ than hầm lò Núi Béo” Viện KHCN Mỏ [3] Chu Quang Định nnk (2018) Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thùng cũi sàn hệ thống trục tải giếng đứng mỏ than hầm lò Núi Béo” Viện KHCN Mỏ [4] Nguyễn Văn Đức nnk (2018) Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo cốt giếng hệ thống trục tải giếng đứng mỏ than hầm lị Núi Béo” Viện KHCN Mỏ [5] Nguyễn Đình Thống nnk (2018) Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống cấp dỡ tải tự động hệ thống trục tải giếng mỏ than hầm lò Núi Béo” Viện KHCN Mỏ [6] Nguyễn Đình Thống, Đồn Ngọc Cảnh, Tạ Ngọc Hải (2014) Một số vấn đề nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị trục tải giếng đứng Thông tin KHCN Mỏ [7] Tạ Ngọc Hải, Nguyễn Đình Thống, Đồn Ngọc Cảnh (2014) Một số vấn đề thiết kế chế tạo cốt giếng đứng mỏ than hầm lò Tuyển tập Hội nghị KHKT Mỏ tồn quốc lần thứ XXIV [8] Ngơ Quốc Trung, Nguyễn Đình Thống, Trần Thế Anh (2016) Nghiên cứu thông số cụm phân phối liệu vào bunke định lượng cho skip hệ thống cấp dỡ tải Thông tin KHCN Mỏ [9] QCVN01:2011/BCT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn khai thác than hầm lò [10] QCVN 02:2016/BCT Kỹ thuật quốc gia An toàn tời trục mỏ Research on, design and manufacture of vertical shaft winding equipment, achieved results and lessons learned MSc Doan Ngoc Canh, MSc Nguyen Dinh Thong, MSc Nguyen Van Duc MSc Chu Quang Dinh Vinacomin - Institute of Mining Science and Technology Dr Tran Tu Ba - Mining Science and Technology Association Abstract: The article introduces the general needs, summarizes the results of research on, design and manufacture of vertical shaft winding equipment according to the content of the research topic as well as analyzing and evaluating the influence and impact of the science and technology project “Research on and manufacture of equipment, construction technology for shaft shearing and vertical shafts winding applied to Nui Beo underground coal mine” chaired by Vinacomin - Institute of Mining Science and Technology 50 KHCNM SỐ 5/2022 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ ... xuất, chế tạo nội địa hoá thiết bị trục tải giếng đứng - Xây dựng tiêu chuẩn, làm sở tiến tới xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam phục vụ công tác thiết kế, thi công giếng đứng chế tạo hệ thống trục tải. .. sơ thiết kế, qui trình cơng nghệ sản xuất chế tạo số thiết bị hệ thống trục tải giếng đứng Các kết nghiên cứu, tính tốn, qui trình cơng nghệ chế tạo, vẽ thiết kế sử dụng tham khảo cho việc nghiên. .. vấn đề nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị trục tải giếng đứng Thông tin KHCN Mỏ [7] Tạ Ngọc Hải, Nguyễn Đình Thống, Đồn Ngọc Cảnh (2014) Một số vấn đề thiết kế chế tạo cốt giếng đứng mỏ than