Luận án nghiên cứu lựa chọn một số thông số của giá khung thủy lực di động dùng trong khai thác than hầm lò có góc dốc đến 25 độ vùng quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI THANH NHU NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA GIÁ KHUNG THỦY LỰC DI ĐỘNG DÙNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ CÓ GÓC DỐC ĐẾN 25 0 VÙNG QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BÙI THANH NHU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI THANH NHU NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA GIÁ KHUNG THỦY LỰC DI ĐỘNG DÙNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ CÓ GÓC DỐC ĐẾN 25 0 VÙNG QUẢNG NINH Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 62.52.01.16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. ĐINH VĂN CHIẾN 2. PGS.TS. TĂNG HUY HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực. Những kết quả của luận án chưa từng được ai công bố. Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2014 Tác giả luận án Bùi Thanh Nhu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỐNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ 6 1.1. Đánh giá khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác than tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. 6 1.1.1. Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam 6 1.1.2. Đánh giá khả năng áp dụng cơ giới hoá khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh 6 1.2. Giới thiệu thiết bị chống ở một số nước trên thế giới 15 1.2.1. Giới thiệu khái quát về cột chống thủy lực đơn. 16 1.2.2. Giới thiệu khái quát về giá thủy lực di động và giá thủy lực di động dạng khung. 16 1.2.3. Giới thiệu khái quát về giàn chống thủy lực tự hành. 19 1.3. Giới thiệu thiết bị chống ở các mỏ hầm lò Việt Nam. 20 1.3.1. Cột chống thủy lực đơn DZ22 và NDZ22 21 1.3.2. Giá đỡ thủy lực di động XDY 21 1.3.3. Giàn chống tự hành ZZ3200 22 1.3.4. Giàn chống tự hành VINALTA 22 1.3.5 Giàn tự hành KĐT-1 23 1.3.6. Giàn chống 2ANSH 23 1.3.7. Giá thủy lực di động dạng khung ZH1600/16/24Z. 24 1.4. Các vấn đề nghiên cứu thiết bị chống ở Trung Quốc và Việt Nam; Vấn đề nghiên cứu của luận án 29 1.4.1. Các vấn đề nghiên cứu thiết bị chống ở Trung Quốc 29 1.4.2. Tại Việt Nam 32 1.4.3. Vấn đề nghiên cứu của đề tài luận án 35 Chương 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ PHỤC VỤ TÍNH TOÁN, GIÁ KHUNG THỦY LỰC 37 2.1. Tác động tương hỗ giữa vì chống và đất đá mỏ 37 2.2. Ảnh hưởng của các quá trình sản xuất đến sự tác động tương hỗ của vì chống và đá vách 40 2.3. Một số giả thuyết về áp lực mỏ 44 2.3.1. Giả thuyết áp lực mỏ vòm cân bằng tự nhiên của giáo sư Protodiakonov M.M 44 2.3.2. Lý thuyết các block liên động do Kuznesov G.H. 47 2.4. Lý thuyết về cơ học môi trường liên tục 48 2.4.1. Ten xơ ứng suất 48 2.4.2. Định luật Húc 48 2.4.3. Ứng suất tương đương Von – Mises 50 2.5.Lý thuyết về ống dày 52 2.5.1. Khái niệm ống dày: 52 2.5.2. Công thức tính ứng suất và chuyển vị 53 Chương 3: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA GIÁ KHUNG THỦY LỰC 58 3.1. Nghiên cứu khả năng chịu tải của giá khung 58 3.1.1. Các bước công nghệ khai thác được mô tả như sau: 58 3.1.2. Số liệu về việc sử dụng giá khung thủy lực di động của Tập đoàn Than- Khoáng sản Việt Nam 59 3.1.3. Kết quả áp dụng thử nghiệm giá khung thủy lực di động chế tạo trong nước tại Công ty than Nam Mẫu - Vinacomin 60 3.1.4. Phân tích về khả năng chịu tải của giá khung: 64 3.2.Tính toán mái trên 65 3.2.1. Thiết lập công thức kiểm nghiệm độ bền mái trên 65 3.2.2. Nghiệm bền mái trên của khung giá ZH 1600/16/24Z 69 3.2.3. Ứng dụng mô phỏng số vào nghiệm bền kết cấu mái trên 70 3.3. Nghiên cứu tính toán, nghiệm bền cột chống 74 3.3.1.Tính toán độ bền piston 74 3.3.2. Tính toán độ bền xylanh 75 3.4. Tính toán độ ổn định của cột chống 86 Chương 4: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA GIÁ KHUNG THỦY LỰC DÙNG TRONG KHAI THÁC HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH CÓ GÓC DỐC ĐẾN 25 0 89 4.1. Tính toán lựa chọn một số thông số hợp lý của giá khung thủy lực di động 89 4.1.1. Phương pháp tính toán để xác định các thông số hợp lý 89 4.1.2.Tính toán lựa chọn kích thước hợp lý cho mái trên 89 4.1.2. Thiết kế, nghiệm bền chi tiết mái trên 93 4.1.3. Tính toán, lựa chọn tiết diện hợp lý cho cột chống 99 4.2. Lựa chọn kích thước hợp lý cho khung giá trong điều kiện làm việc góc dốc lên tới 25 o 103 KẾT LUẬN 105 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐƯỢC CÔNG BỐ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC 111 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị l t Chiều rộng toàn phần mm l ab Chiều rộng lò chợ mm l s Chiều dài consol- bước sập đổ trần than và đá vách phá hỏa mm q Tải trọng vách trực tiếp lên vì chống N/mm R 1 Tải trọng lên cột phía trước N R 2 Tải trọng lên cột phía sau N M u Mô men uốn Nmm J Mô men quán tính mặt cắt ngang mm 4 [] Ứng suất cho phép MPa  c Ứng suất chảy của vật liệu MPa  eq  Ứng suất tương đương Von-Mises MPa F Lực tác dụng lên piston khi làm việc N p Áp suất bên trong của xylanh MPa S Diện tích mặt cắt ngang của piston mm 2 1 r Bán kính trong của xylanh mm 2 r Bán kính ngoài của xylanh mm σ r Ứng suất hướng kính MPa σ t Ứng suất tiếp MPa 1  Ứng suất chính theo phương 1 MPa 2  Ứng suất chính theo phương 2 MPa 3  Ứng suất chính theo phương 3 MPa yield  Giới hạn chảy MPa Von Mies Điều kiện dẻo Von Mies MPa Tresca Điều kiện dẻo Tresca MPa  Khoảng cách từ tâm đến các điểm trên thành xylanh, 21 rr   mm s Chiều dày thành xylanh mm  Mô đun đàn hồi MPa, GPa  Hệ số poat-xông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng các khu vực huy động vào đánh giá 8 Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của giá khung thủy lực di động ZH1600/16/24Z 26 Bảng 1.3. Thông số kích thước và kết quả tính toán nghiệm bền 33 Bảng 1.4. Thông số kích thước và kết quả tính toán nghiệm bền 34 Bảng 1.5. Thông số kích thước và kết quả tính toán nghiệm bền 35 Bảng 3.1. Kết quả tính toán của mái trên trong trường hợp chịu tải 160 tấn 69 Bảng 3.2. Các giá trị về đặc trưng hình học, vật liệu của cột chống 87 Bảng 4.1. Kết quả tính toán kích thước hợp lý cho mái trên 91 Bảng 4.2. Kết quả tính toán kích thước hợp lý cho cột chống 101 Bảng 4.3. Kích thước hợp lý cho mái trên 103 Bảng 4.4. Kích thước hợp lý cho cột chống 104 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Quan hệ giữa chiều dày vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hoá 9 Hình 1.2. Quan hệ giữa góc dốc vỉa với tổng trữ lượng 10 có khả năng cơ giới hoá 10 Hình1.3. Quan hệ giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hoá 11 Hình 1.4. Quan hệ giữa chiều dài theo phương khu vực khai thác 12 với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hoá 12 Hình 1.5. Quan hệ giữa phạm vi giới hạn chiều dài theo phương khu vực 13 khai thác với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hoá 13 Hình 1.6. Quan hệ giữa chiều dài theo theo độ dốc khu vực khai thác 14 với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hoá 14 Hình 1.7. Hình ảnh cột chống thủy lực đơn. 16 Hình 1.8. Giá thủy lực di động 17 Hình 1.9. Giá thủy lực di động dạng khung mã hiệu ZH. 18 Hình 1.10. Giàn chống tự hành mã hiệu ZZ và ZDB. 20 Hình 1.11. Giàn chống tự hành KDT-1. 20 Hình 1.12. Giàn chống TH- 2ANSH 20 Hình 1.13. Giàn chống tự hành VINALTA 22 Hình 1.14. Kết cấu tổ hợp giá chống thủy lực 25 Hình 1.15. Kết cấu mái trên giá chống thủy lực 25 Hình 1.16. Mái trên chịu tải trọng tập trung về hai phía 30 Hình 1.17. Mái trên chịu tải tập trung tại chính giữa 30 Hình 1.18. Mái trên chịu tải xoắn 31 Hình 1.19. Mái trên chịu tải lệch một bên 32 Hình 1.20. Tải trọng khi làm việc 32 Hình 1.21. Ứng suất, mô men, độ võng, góc xoay 33 Hình 1.22. Tải trọng khi làm việc 33 [...]... XDY-1T2/Hh/Lr Hỡnh 1.8 Giỏ thy lc di ng 1.2.2.2 Giỏ khung thy lc di ng nõng cao kh nng an ton v hiu qu khai thỏc, khc phc nhng tn ti ca giỏ thy lc di ng, Trung Quc ó ch to v a vo s dng loi thit b chng gi khỏc l giỏ khung thy lc di ng 18 Giỏ khung thy lc di ng l vỡ chng thy lc liờn hon, cú 4 ct thy lc b trớ di x (cú th b trớ ct th 5 gia) Trong lũ ch h trn than núc, cỏc giỏ khung thy lc di ng thng b trớ cỏch... t 0,48 0,64 MPa, trong khi s dng giỏ thy lc di ng ch t 0,39 MPa Loi vỡ chng ny cú u im l kt cu vng chc ng nh hn so vi giỏ thy lc di ng nh mt h khung nm di cỏc x, liờn kt thnh mt chnh th nờn trong lũ ch s dng giỏ khung thy lc di ng khụng cú hin tng giỏ v xoay giỏ nh i vi giỏ thy lc di ng Kh nng di chuyn ca giỏ khung thy lc di ng nhanh nh h thng iu khin tp trung Giỏ khung thy lc di ng cú th s dng... giỏ khung thy lc di ng chng m hm lũ Ni dung lun ỏn gm 4 chng chớnh lm rừ mt s vn nghiờn cu:Nghiờn cu la chn mt s thụng s hp lý ca giỏ khung thy lc di ng dựng trong khai thỏc than hm lũ cú gúc dc n 250 vựng Qung Ninh, vi cỏc bng biu, hỡnh v, th v phn ph lc 7 Lun im bo v - Thc nghim: Thụng qua o c ỏp sut trong xylanh khi lm vic cú th tớnh toỏn ỏp lc lm vic thc t ca giỏ khung thy lc di ng ti cỏc m than. .. 1 M U 1 Lý do chn ti Trong lnh vc khai thỏc than Vit Nam, phng phỏp khai thỏc than hm lũ ngy cng chim t l ln Nhu cu tng nhanh sn lng, gim chi phớ sn xut v m bo an ton lao ng l vn cp bỏch i vi cỏc m than hm lũ vựng Qung Ninh Mt trong cỏc hng gii quyt l tng bc hon thin cụng ngh khai thỏc, ỏp dng c gii húa tng phn v ng b khai thỏc hm lũ Nguyờn cụng chng gi lũ ch trong khai thỏc than hm lũ l mt khõu... ỏp lc m, mc bựng nn, cụng ngh khai thỏcVỡ vy s dng cú hiu qu cỏc loi giỏ khung thy lc di ng trong iu kin hm lũ Vit Nam cn phi cú nhng nghiờn cu, ỏnh giỏ, la chn nhng thụng s hp lý dựng phự hp trong khai thỏc hm lũ T nhng lý do trờn tỏc gi ó chn ti: Nghiờn cu la chn mt s thụng s hp lý ca giỏ khung thy lc di ng dựng trong khai thỏc than hm lũ cú gúc dc n 250 vựng Qung Ninh 2 Mc ớch nghiờn cu ca lun... chuyn, lp t, thỏo d giỏ thy lc di ng dng khung trong lũ ch tng i n gin, gim cng lao ng ca cụng nhõn vn hnh Cn c cỏc loi thit b chng gi lũ ch h trn thu hi than núc vi cỏc c tớnh k thut ó gii thiu cho thy: a) Giỏ khung thy lc di ng ZH1600-16-24Z b) Giỏ khung thy lc di ng ZH1200-16-26 Hỡnh 1.9 Giỏ khung thy lc di ng mó hiu ZH 19 - Loi giỏ khung di ng ZH1200/16/26 cú kh nng lm vic trong iu kin va dc n 45o,... tỏc lp t v di chuyn din khai thỏc Trờn c s mi tng quan gia phm vi gii hn chiu di theo phng khu khai thỏc vi tng tr lng cú kh nng c gii hoỏ, cho phộp nh hng c mụ hỡnh c gii hoỏ thớch hp cho cỏc m hm lũ vựng Qung Ninh 14 Mt yu t quyt nh n mụ hỡnh c gii hoỏ hp lý ú l chiu di theo dc khu vc khai thỏc Yu t ny quyt nh n la chn chiu di lũ ch hp lý Kt qu ỏnh giỏ mi quan h gia chiu di theo dc khai thỏc vi... Nam thụng qua s liu thng kờ v kt qu th nghim giỏ khung thy lc di ng ch to trong nc ti Cụng ty than Nam Mu, khng nh s cn thit la chn thụng s giỏ khung dựng phự hp vi iu kin k thut m than vựng Qung Ninh nõng cao hiu qu s dng thit b 5 - Xõy dng phng phỏp la chn thụng s hp lý ca giỏ khung thy lc di ng dựng phự hp vi iu kin k thut ca m than hm lũ vựng Qung Ninh - T phng phỏp xut, xỏc nh c mt s thụng s... b chng gi trong lũ ch do Vin C khớ Nng lng v M - Vinacomin thc hin Vic nghiờn cu thit k cỏc loi giỏ chng thy lc phc v cho cụng tỏc khai thỏc than hm lũ ti Vit Nam hin nay l hon ton phự hp vi xu th phỏt trin ca t nc cng nh ngnh than 24 1.3.7 Giỏ khung thy lc di ng ZH1600/16/24Z Giỏ khung thy lc di ng ZH1600/16/24Z l sn phm chng loi nh gia giỏ chng x treo v giỏ chng thy lc trong khai thỏc than do Trung... vc khai thỏc cú chiu di theo phng t 5001000m, tr lng chim 39,4% tng tr lng cú kh nng cú gii hoỏ, tr lng cỏc khu vc trong phm vi ny tng i chc chn do ó cú cỏc cụng trỡnh ng thm dũ v khai thỏc Theo kinh nghim xỏc nh chiu di theo phng khi chn mụ hỡnh c gii húa khai thỏc ti cỏc nc CHLB Nga, Trung Quc, Ba Lan, Sộc, v.v cú th phõn tớch s phõn b tr lng theo chiu di theo phng trong tng tr lng khu khai thỏc trong . TOÁN LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA GIÁ KHUNG THỦY LỰC DÙNG TRONG KHAI THÁC HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH CÓ GÓC DỐC ĐẾN 25 0 89 4.1. Tính toán lựa chọn một số thông số hợp lý của giá khung thủy. đã chọn đề tài: Nghiên cứu lựa chọn một số thông số hợp lý của giá khung thủy lực di động dùng trong khai thác than hầm lò có góc dốc đến 25 0 vùng Quảng Ninh . 2. Mục đích nghiên cứu của. dung luận án gồm 4 chương chính làm rõ một số vấn đề nghiên cứu: Nghiên cứu lựa chọn một số thông số hợp lý của giá khung thủy lực di động dùng trong khai thác than hầm lò có góc dốc đến 25 0