Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đẩy cho các mỏ than hầm lò việt nam

Bộ Công thơng Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV Báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy cho các mỏ than hầm lò việt Nam Tập I Thuyết minh báo cáo KS. Hoàng Vă n Vĩ 6787 12/4/2008 Hà Nội - 2007 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 2 Bộ Công Thơng Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV ***** báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy cho các mỏ than hầm lò việt Nam M số: BCTK.01NN/07 - GMĐ Cơ quan chủ quản: Bộ Công nghiệp Cơ quan chủ trì: Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV Chủ nhiệm đề tài duyệt viện Hoàng Văn Vĩ Hà Nội 2007 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 3 Những ngời thực hiện TT Họ và tên Chức danh, nghề ngiệp Cơ quan 1 Hoàng Văn Vĩ Chủ nhiệm đề tài Viện CK NL & Mỏ - TKV 2 Don Văn Quang Giám đốc Công ty Than Mông Dơng - TKV 3 Trần Đức Thọ ThS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 4 Hứa Ngọc Sơn ThS. Máy mỏ Viện CK NL & Mỏ - TKV 5 Đỗ Trung Hiếu ThS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 6 Đàm Hải Nam KS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV 7 Tạ Ngọc Hải TS. Cơ khí mỏ Viện CK NL & Mỏ - TKV 8 Bùi Văn Kiểm Cơ điện trởng Công ty Than Mông Dơng - TKV 9 Hà Thị Thuý Vân KS. Kinh tế Viện CK NL & Mỏ - TKV 10 Cao Hồng Phú KS Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 11 Vũ Đức Quảng KS Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 12 Nguyễn Huy Tân KS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 4 tóm tắt đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy cho các mỏ than hầm lò việt Nam trên cơ sở cải tiến công nghệ dỡ tải, nhằm góp phần tăng năng suất vận tải than ở các mỏ than hầm lò hiện nay, đồng thời giảm chi phí đầu t và sử dụng. Đề tài đánh giá sơ lợc về tình hình khai thác, vân tải than hầm lò với công nghệ mới. Đề tài đã khảo sát tình hình sử dụng các loại goòng hiện nay, lựa chọn phơng án sản phẩm. Đề tài đã tham khảo tài liệu thiết kế một số loại goòng, xây dựng các bớc thực hiện: - Lựa chọn công nghệ vận tải bằng goòng dỡ tải qua đáy. - Lựa chọn các thông số đa ra thiết kế sơ bộ, tính toán các thông số kỹ thuật, tính toán kiểm nghiệm, hiệu chỉnh thiết kế, lập bản vẽ chế tạo (goòng và hệ thống trong thực tế). - Thiết kế hệ thống thử nghiệm. - Tiến hành chế tạo sản phẩm (goòng và hệ thống thử nghiệm). - Lập phơng án thử nghiệm, tiến hành thử nghiệm sản phẩm (xem xét các thông số công nghệ, quá trình làm việc, đánh giá trực quan độ tin cậy của goòng). - Đánh giá sản phẩm, lấy ý kiến chuyên gia, ý kiến đơn vị sử dụng (một số công ty than hầm lò) hiệu chỉnh thiết kế. Sản phẩm đã đợc Viện chế tạo, thử nghiệm tại Xởng thực nghiệm Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV. Kết quả thử nghiệm hệ thống đạt các yêu cầu về kỹ thuật cũng nh tính khả thi của đề tài. Đề tài đã lập đợc bộ bản vẽ thiết kế hoàn chỉnh, chế tạo, thử nghiệm sản phẩm tại Viện. Sản phẩm đề tài dự kiến đa vào chế tạo hàng loạt phục vụ các mỏ than hầm lò. Trong tơng lai, nhiều mỏ than hầm lò tăng sản lợng khai thác, mở thêm nhiều diện khai thác mới, việc áp dụng goòng mở đáy vào vận chuyển than tại các mỏ là hoàn toàn phù hợp. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 5 Mục lục Tóm tắt đề tài 4 Mở đầu 7 Chơng I: Tổng quan chung và phơng án sản phẩm 9 I.1. Tổng quan chung. 9 I.1.1. Sơ lợc về tình hình khai thác than trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam một số năm gần đây. 9 I.1.2. Tình hình vận tải tại các mỏ than hầm lò hiện nay. 10 I.2. Công nghệ vận tải bằng goòng và phơng án sản phẩm. 12 I.2.1. Giới thiệu một số loại goòng đang sử dụng hiện nay. 12 I.2.2. Một số loại goòng mở đáy của nớc ngoài. 15 I.2.3. Các số liệu điều tra khảo sát. 18 I.2.4. Các hình thức dỡ tải. 20 I.2.5. Công nghệ vận tải bằng goòng. 12 I.2.6. Lựa chọn phơng án công nghệ và sản phẩm. 21 Chơng II: Lựa chọn các thông số, Lập tài liệu thiết kế sản phẩm 24 II.1. Lựa chọn các thông số. 24 II.1.1. Xác định các thông số chính. 24 II.1.2. Lựa chọn kết cấu. 25 II.1.3. Thông số kỹ thuật của goòng mở đáy. 26 II.1.4. Mô tả kết cấu chính. 26 II.2. Lập tài liệu thiết kế. 28 II.2.1. Các yêu cầu về thiết kế. 28 II.2.2. Các bản vẽ thiết kế. 28 II.2.3. Các yêu cầu về vật liệu chế tạo. 29 Chơng III: tính toán chung và tính toán kiểm nghiệm 30 III.1. Tính toán chung. 30 III.1.1. Tính chọn kích thớc cửa tháo đáy. 30 III.1.2. Tính áp lực cửa tháo đáy. 38 III.1.3. Tính thời gian tháo tải goòng mở đáy. 40 III.1.4. Tính bán kính và tốc độ của goòng khi qua các đoạn đờng cong. 44 III.1.5. Lựa chọn, tính toán thiết kế cụm móc khoá đáy xe goòng (cánh cửa). 47 III.2. Tính kiểm nghiệm độ ổn định của xe goòng. 54 III.2.1. Kiểm nghiệm độ ổn định của goòng. 54 III.3. Đánh giá năng suất vận tải của goòng mở đáy (GMĐ2,8) với goòng B5 - 3,3m 3 . 58 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 6 Chơng IV: Chế tạo, thử nghiệm đánh giá kết quả 61 IV.1. Chế tạo sản phẩm. 61 IV.1.1. Chế tạo xe goòng. 61 IV.1.2. Chế tạo hệ thống thử nghiệm. 62 IV.2. Thử nghiệm. 63 IV.2.1. Phơng pháp thử nghiệm. 63 IV.3. Đánh giá sơ bộ chất lợng sản phẩm. 70 IV.4. Bố trí công nghệ dỡ tải của goòng mở đáy. 70 IV.4.1. Bố trí khu vực dỡ tải. 70 IV.4.2. Một số yêu cầu của hệ thống dỡ tải. 71 Chơng V: Kết luận và kiến nghị 74 V.1. Kết luận. 74 V.2. Kiến nghị. 74 TàI LIệM THAM KHảO 75 pHụ LụC 76 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 7 Mở đầu Vận tải là một khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất đối với ngành khai thác mỏ, trong đó có khai thác than. Vận tải là cầu nối giữa sản xuất và chế biến, tiêu thụ. Việc lựa chọn đúng đắn sơ đồ công nghệ vận tải, đảm bảo nâng cao hiệu quả khai thác khoáng sản. Trong công nghệ khai thác than hầm lò, đối tợng vận tải là than, đất đá và thiết bị chống giữ, vật liệu, Vận tải chủ yếu hiện nay bằng đờng goòng mỏ, dùng goòng đợc kéo bằng đầu tầu điện mỏ hoặc tời kéo (trong các giếng nghiêng). Ngành than trong những năm qua phát triển rất mạnh. Sản lợng năm 2007 có thể đạt 40 triệu tấn, nhiều Công ty than hầm lò đạt sản lợng trên 1,5 triệu tấn Mạo Khê, Vàng Danh, Mông Dơng, Thống Nhất, Sản lợng khai thác hầm lò tăng dẫn đến nhu cầu vận tải tăng, trong đó có vận tải bằng goòng mỏ. Để tăng năng suất vận tải đờng goòng mỏ, cần có các biện pháp tăng tốc độ chạy tầu, sức kéo đầu tầu, cải tiến tổ chức vận tải, giảm thời gian bốc dỡ, Trong bối cảnh đó việc nghiên cứu áp dụng các loại goòng mới đảm bảo tăng năng suất bốc dỡ, đơn giản các thao tác dỡ tải là rất cần thiết. Goòng mỏ loại mở đáy là loại goòng mỏ có khả năng tự dỡ tải không cần máy lật goòng, có u điểm thời gian dỡ tải nhanh, liên tục, sử dụng goòng dỡ tải qua đáy giảm chi phí điện năng, chi phí nhân công. Tuy nhiên chế tạo goòng phức tạp hơn, giá thành cao hơn 1,1 ữ 1,2 lần so với loại goòng B5 - 3,3m 3 (đang sử dụng phổ biến tại các mỏ than hầm lò Việt Nam). Goòng dỡ tải qua đáy đợc sử dụng nhiều ở một số nớc nh: Nhật Bản, Nga, Ucraina, ở nớc ta hiện nay, cha có mỏ hầm lò nào sử dụng loại goòng này và cha có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV và Công ty Than Mông Dơng hợp tác nghiên cứu thiết kế, chế tạo để đa vào sử dụng goòng mở đáy trong sản xuất và Quyết định số 3474/QĐ-BCN ngày 05 tháng 12 năm 2006 của Bộ trởng Bộ Công nghiệp đã cho Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 8 - TKV. Thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy cho các mỏ than hầm lò việt Nam. Trong quá trình thực hiện, chúng tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công nghiệp, các Ban: Chiến lợc Phát triển, Cơ khí; Phòng Cơ điện - Vận tải mỏ than, Phòng than Hầm lò - Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, Công ty Than Mông Dơng - TKV, Công ty Than Mạo Khê - TKV, Công ty Than Vàng Danh - TKV, Công ty Than Hà Lầm - 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, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 9 Chơng I: Tổng quan chung và phơng án sản phẩm I.1. Tổng quan chung. I.1.1. Sơ lợc về tình hình khai thác than trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam một số năm gần đây. Trong vòng gần 10 năm trở lại đây, sản lợng khai thác than ở nớc ta tăng mạnh, đặc biệt là sản lợng 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, Theo kế hoạch đến năm 2010 sản lợng khai thác than hầm lò tăng từ 45% đến 55% so với hiện nay, trong tổng sản lợng khai thác của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam. Tổng số mỏ khai thác than hầm lò lên tới 20 mỏ, trong đó có nhiều mỏ có sản lợng khai thác đạt trên 1 triệu tấn/năm nh Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dơng, Khe Chàm, Dơng Huy, Thống Nhất. Các mỏ còn lại có sản lợng khai thác từ 300.000 tấn đến 800.000 tấn/năm, hầu hết các mỏ đều cải tạo để tăng sản lợng khai thác. Để thực hiện đợc sản lợng khai thác than theo quy hoạch đã lập, một số mỏ khai thác hầm lò hiện nay đã áp dụng công nghệ tiên tiến vào khai thác nh: dây chuyền cơ giới hoá đồng bộ máng cào kết hợp với máy khấu than và giá đỡ thuỷ lực di động đã đợc áp dụng ở Khe Chàm, máy combai đào lò, các loại máng cào có công suất lớn, Theo dự thảo Tổng sơ đồ phát triển ngành than, sản lợng khai thác than hầm lò trong những năm tới sẽ tăng, nhịp độ đợc thể hiện trên sơ đồ hình I-1. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 10 Sn lng khai thỏc than Hm lũ 2007-2015- PA C s 0 10000 20000 30000 40000 50000 Sn lng 18400 19850 22100 24850 27105 28900 31950 33850 35550 36715 36925 37580 38750 40750 44220 Nm 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2025 123456789101112131415 Hình I-1: Sản lợng than dự kiến khai thác Nh vậy, với tốc tăng trởng từ 5% đến 12%/năm và đến năm 2015 sản lợng khai thác than hầm lò sẽ tăng xấp xỉ 2 lần so với năm 2007. Nh vậy, nhu cầu vận chuyển than sẽ rất lớn. I.1.2. Tình hình vận tải tại các mỏ than hầm lò hiện nay. Vận tải khoáng sản hữu ích, đất đá, thiết bị máy móc trong khai thác mỏ hầm lò là một khâu công nghệ quan trọng, có chế độ làm việc nặng trong toàn bộ công nghệ khai thác mỏ. Quá trình này đã đợc cơ giới hoá phần lớn nhằm giải phóng sức lao động cho ngời lao động, nâng cao năng suất, nâng cao chất lợng và hạ giá thành sản phẩm. Việc đào thêm các đờng lò chợ để tăng cao sản lợng khai thác đã đặt ra những yêu cầu riêng biệt đối với công việc thiết kế, chế tạo nhiều loại máy vận tải khác nhau ngày càng hiện đại, có thể tự động hoá từng khâu hoặc toàn hệ thống. Vật liệu vận tải mỏ là khoáng sản hữu ích, đất đá, vật liệu chèn lò, các trang thiết bị máy móc. Ngoài ra các thiết bị vận tải mỏ còn phải chuyên chở ngời từ nơi bến đợi đến nơi sản xuất và ngợc lại. Đặc thù của vận tải mỏ là khoảng cách vận tải đất đá, khoáng sản luôn luôn thay đổi và phát triển dài ra. Ngoài các tuyến vận tải chính xuyên vỉa còn có [...]... đờng lò không thẳng nên các mỏ thờng sử dụng phơng pháp vận tải kết hợp Băng tải thờng chia thành từng đoạn vận tải cục bộ, vận tải từ máng ga (trong lò) ra ngoài mặt bằng hoặc nối tiếp các đoạn băng tải với nhau, Hiện Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 11 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy nay, các mỏ than hầm lò chủ yếu sử dụng 03 loại băng tải, băng tải thờng, băng tải. .. thiệu một số loại goòng thông dụng đang sử dụng trong Tập đoàn: Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 13 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy a) Goòng 1 tấn - dỡ tải bằng quang lật b) Goòng 3 tấn dỡ tải bằng quang lật c) Goòng mở hông 1 tấn d) Goòng mở hông 3 tấn g) Goòng lật tay 1m3 e) Goòng lật nghiêng mở hông Hình I-2: Một số loại goòng đang sử dụng tại Việt Nam Ngoài ra còn... chèn lò, chở ngời, vật liệu chèn lò, Đặc điểm vận tải bằng goòng: Năng suất vận tải phụ thuộc vào quãng đờng vận tải, khả năng vận tải của từng loại xe goòng nh sức chở, khả năng cơ động Trong các thiết bị vận tải ở các mỏ than hầm lò thì vận tải bằng goòng có tính cơ động tơng đối cao, có thể mở thêm các đờng goòng mới, có thể nối thêm, cắt ngắn các đoạn đờng cần thiết, có thể rẽ nhánh, vận tải qua các. .. khảo tài liệu về một số loại goòng mở đáy đã và đang sử dụng trên thế giới, nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng mở đáy áp dụng phù hợp với điều kiện tại các mỏ than hầm lò Việt Nam Một số yêu cầu về thiết kế, chế tạo goòng mở đáy phải đảm bảo một số thông số: + Cỡ đờng ray: Cỡ đờng đang sử dụng tại các mỏ than hầm lò Việt Nam chỉ có hai loại 600mm và 900mm + Vận tốc vận tải (theo vận tốc loại đầu tầu... điều kiện mỏ hầm lò nớc ta, chọn dung tích goòng 3m3 - Xác định cỡ đờng ray: Tại các mỏ than hầm lò Việt Nam hiện có 02 cỡ đờng ray: 600mm, 900mm Nhóm đề tài chọn cỡ đờng để thiết kế goòng mở đáy là 900mm (phù hợp với loại goòng B5 đang sử dụng) - Xác định kích thớc cửa tháo đáy: Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 24 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Kích thớc mở đáy quyết... chất tải từ máng cào Chất tải từng xe một, dồn dịch bằng đầu tầu hoặc tời Quá trình di chuyển đoàn goòng từ vị trí chất tải đến vị trí dỡ tải bằng đầu tàu điện đối với các đờng có độ dốc < 7o/oo, bằng tời với các đờng 7o/oo Tại vị trí dỡ tải sử dụng hai Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 12 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy phơng pháp dỡ tải: Dỡ tải bằng quang lật goòng. .. quá tải trong trờng hợp cụm khoá giữ cánh cửa bị kẹt Hệ thống phải đảm bảo chiều dài, chiều cao, độ cứng vững để đảm bảo cho goòng mở đáy hoạt động Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 27 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy II.2 Lập tài liệu thiết kế II.2.1 Các yêu cầu về thiết kế a) Các yêu cầu thiết kế xe goòng: Goòng mở đáy là một sản phẩm thiết kế mới trong điều kiện goòng. .. than hầm lò cho thấy, loại goòng chủ yếu đợc sử dụng là goòng dung tích thùng goòng 1m3 - B1, dung tích 3,3m3 - B5 dỡ tải bằng quang lật có đặc điểm dỡ tải mất Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 21 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy nhiều thời gian do mất thời gian các khâu: dỡ tải của lật goòng, dồn dịch, tháo rời từng goòng Công nghệ vận tải sử dụng goòng mở đáy có thời... thích hợp với vận tải lò giếng đứng, ngoài ra chi phí đầu t lớn, quản lý vận hành phức tạp, giá thành vận tải cao Cho nên hình thức này cha đợc sử dụng phổ biến ở Việt Nam * Hình thức vận tải bằng các loại băng tải: Vận tải bằng băng tải là một hình thức vận tải liên tục Hầu hết các mỏ than hầm lò Việt Nam đều sử dụng băng tải để vận tải than nguyên khai Do đặc thù của các mỏ than hầm lò hiện nay là đều... hầm lò gần nh 100% Công nghệ vận tải bằng goòng ở nớc ta chủ yếu đợc áp dụng trong các mỏ than hầm lò, goòng đợc sử dụng trong đờng lò bằng, nghiêng Trong các đờng lò bằng goòng đợc nối với nhau thành từng đoàn đợc kéo bằng đầu tầu điện ắc quy hoặc cần vẹt, tại các đờng lò nghiêng thì sử dụng các tời trục cỡ lớn Một số bớc công nghệ vận tải bằng goòng: - Goòng vận tải than từ khu vực khai thác (lò chợ) . Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 8 - TKV. Thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 4 tóm tắt đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật. báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy cho các mỏ than hầm lò việt Nam M số: BCTK.01NN/07 - GMĐ