Hoàn thiện thiết kế chế tạo giàn mềm GM 20/30, sản xuất công nghiệp cho các mỏ hầm lò

Bài viết trình bày tổng hợp kết quả hoàn thiện thiết kế, chế tạo và thử nghiệm giàn chống GM 20/30 thuộc Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các vỉa than có góc dốc trên 45o , chiều dày từ 2,0m đến 3,0m” do Viện KHCN Mỏ phối hợp với Công ty CP Cơ khí Mạo Khê thực hiện.

THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ HỒN THIỆN THIẾT KẾ CHẾ TẠO GIÀN MỀM GM 20/30, SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP CHO CÁC MỎ HẦM LÒ TS Đào Hồng Quảng ThS Đồn Ngọc Cảnh Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ - Vinacomin ThS Nguyễn Hải Long, ThS Đặng Văn Phối Cơng ty CP Cơ khí MạoKhê – Vinacomin Biên tập: TS Tạ Ngọc Hải Tóm tắt: Bài báo trình bày tổng hợp kết hoàn thiện thiết kế, chế tạo thử nghiệm giàn chống GM 20/30 thuộc Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cấu thủy lực điều kiện khai thác vỉa than có góc dốc 45o, chiều dày từ 2,0m đến 3,0m” Viện KHCN Mỏ phối hợp với Công ty CP Cơ khí Mạo Khê thực Mở đầu Để đẩy mạnh ứng dụng giới hóa vào khai thác than, năm gần đây, Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) đặc biệt trọng đầu tư nghiên cứu phát triển lĩnh vực khí, chế tạo máy nhằm nâng cao tỉ lệ nội địa hóa thiết bị, giảm chi phí đầu tư, nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh, bước thay thiết bị nhập khẩu; đồng thời tạo điều kiện tăng cường lực, thúc đẩy phát triển cho đơn vị chế tạo khí Tập đồn Cho đến nay, số loại máy, thiết bị mỏ có nhiều loại giàn chống đơn vị nước nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công áp dụng vào thực tế sản xuất, mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật lớn Trên sở kết áp dụng thành công công nghệ khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm số lò chợ Tập đồn, từ kết nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo giàn mềm có cấu thủy lực điều kiện khai thác vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc 45o”, Viện KHCN Mỏ phối hợp đơn vị khí TKV chế tạo 06 giàn mềm GM20/30 với tỷ lệ nội địa hóa 80% giá trị thiết bị Thơng số kỹ thuật thử nghiệm tương đương loại nhập nước Tuy nhiên, sản phẩm giàn mềm dạng sản xuất, thử nghiệm đơn lẻ, cần có đánh giá thử nghiệm giàn chế tạo áp dụng cho lò chợ để đánh giá tổng hợp, đầy đủ yếu tố, tiêu chí kỹ thuật, tính ổn định sản phẩm phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể lò chợ, làm sở cho việc sản xuất thương mại áp dụng rộng rãi mỏ than hầm lò Trên sở đó, Viện KHCN Mỏ, Cơng ty CP Cơ khí Mạo Khê đề xuất thực Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cấu thủy lực điều kiện khai thác vỉa than có góc dốc 45o, chiều dày từ 2,0m đến 3,0m” Dự án kế thừa kết đề tài nghiên cứu tập trung vào giải nội dung: - Hoàn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm đáp ứng tiêu chuẩn thiết bị chống giữ hầm lò, có đặc tính tương đương loại sản xuất nước ngoài, phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật thực tế mỏ hầm lò; - Chế tạo qui mô công nghiệp số lượng giàn mềm sử dụng đủ cho lò chợ với tỉ lệ nội địa hố 90% giá trị, 99% khối lượng sản phẩm; - Theo dõi đánh giá, cải tiến hoàn thiện sản phẩm, phục vụ nhu cầu thương mại hóa, áp dụng rộng rãi phát triển loại giàn mềm khác Trong trình thực Dự án, Viện phối hợp Cơng ty CP Cơ khí Mạo Khê, Cơng ty CP Cơng nghiệp Ơ tơ chế tạo thành cơng 624 giàn chống GM 20/30, đưa vào áp dụng thử nghiệm lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60, khu Tràng Khê, mỏ Tràng Bạch để theo dõi đánh giá hoạt động thực tế giàn Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật giàn mềm GM 20/30 Giàn chống mềm GM 20/30 loại giàn chống dạng che chắn, tự di chuyển nhờ tải trọng đất đá phía giàn KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 45 THÔNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Giàn có đặc điểm: thể tích nhỏ, trọng lượng nhẹ, di chuyển linh hoạt, dễ thao tác bảo dưỡng, vận chuyển thuận tiện, khả thích nghi cao Trong lò chợ giàn ghép thành tổ hợp liên kết với dây xích, có tác dụng che kín hồn tồn khơng gian làm việc, khai thác bên giàn Quá trình khai thác tiến gương lò chợ, giàn chống tự di chuyển, thay đổi chiều rộng chống giữ lò chợ phạm vi định đảm bảo an tồn cho cơng nhân khai thác Cấu tạo đặc điểm kỹ thuật giàn mềm GC 20/30 sau: Trên sở đặc điểm kết cấu giàn, điều kiện áp dụng, Đề tài tính tốn, thiết kế hoàn chỉnh giàn mềm GM 20/30 với hỗ trợ phần mềm thiết kế chuyên dụng Bộ hồ sơ thiết kế Cục kỹ thuật An toàn & Công nghiệp - Bộ Công Thương xét duyệt, cho phép chế tạo thử nghiệm mơi trường hầm lò Các đặc tính kỹ thuật giàn chống thể bảng Cơng tác hồn thiện thiết kế, chế tạo, thử nghiệm công nghiệp sản phẩm 3.1 Cơng tác hồn thiện thiết kế Hình 1: Kết cấu giàn mềm GM 20/30 Xà định hướng; Xà nóc; Xà phá hoả; Xà đi; Kích điều khiển xà đi; Cột chống phụ; Cụm van điều khiển Thông số kỹ thuật giàn mềm GM 20/30 TT 46 Tên gọi Đơn vị Giàn trị Chiều rộng xà giàn mm 320 Khe hở xà giàn chống mm ≥ 30 Chiều dày khai thác lớn m Chiều dày khai thác nhỏ m Góc dốc vỉa độ 45¸75 Kích điều khiển xà ĐK100/70 x 370 Cột chống phụ GK110/98.00/1 Khoảng cách tâm hai giàn mm 350¸370 Tải trọng làm việc theo hướng dốc vỉa kN 650 10 Khối lượng kg 450 11 Áp suất định mức trạm bơm MPa 20 12 Dung dịch công tác KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ Dầu nhũ hóa THƠNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Trên sở kết áp dụng thử nghiệm giàn mềm đề tài nghiên cứu Hồng Thái, Dự án tham khảo ý kiến đơn vị sử dụng,nhằm nâng cao chất lượng, độ tin cậy, thuận tiện trình vận chuyển, lắp đặt giàn TT Theo đề tài nghiên cứu Điều chỉnh thiết kế thay chốt trụ, cố định kẹp U sang chốt côn có quai, cố định chốt chẻ chống kẹt thuận tiện cho công tác tháo lắp Gối trung gian đúc có vách ngăn với lỗ xun tròn để lắp chốt thay gối đúc khơng vách, có lỗ giúp tháo lắp thay xích dễ dàng, khơng bị kẹt, hỏng chốt Thay đổi liên kết xà xà phá hỏa từ dạng bích - bu lơng sang kết nối khóp xoay - chốt đảm bảo kết cấu thuận tiện tháo, lắp giàn không bị kẹt hỏng bu lơng q trình sử dụng điều kiện thực tế mỏ Một số nội dung thiết kế nhóm nghiên cứu cải tiến hồn thiện bảng tổng hợp 3.2 Cơng tác hồn thiện cơng nghệ chế tạo Thiết kế Trước Điều chỉnh Thay đổi kết cấu treo van từ dạng sang dạng uốn góc giúp che chắn bảo vệ van khỏi đát đá phá hỏa mìn trình làm việc Thiết kế thêm ốp bảo vệ đường ống dẫn dịch ống che bảo vệ cần piston khỏi đá bắn trình sử dụng để nâng cao chất lượng sử dụng sản phẩm KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 47 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ ? 110 Thiết kế bổ sung tay cầm cho cột chống để thuận tiện lắp đặt vận chuyển ? 127 Thiết kế bổ sung gân tăng cứng ngang dọc theo chiều dài xà xà phá hỏa giúp tăng độ bền, độ ổn định giàn 1145 1580 - Với qui mô chế tạo công nghiệp, dây chuyền sản xuất xếp, tổ chức hợp lý, phân chia theo nhóm ngun cơng chun biệt như: nhóm chun cắt phơi, chuẩn bị nắn sửa phơi; nhóm dựng gá hàn; hàn ghép hồn thiện chỉnh sửa sau gia công; - Sử dụng tối đa thiết bị đại sẵn có đơn vị: máy hàn tự động, máy tiện, máy gia công CNC, máy kiểm định chất lượng van thủy lực, máy siêu âm mối hàn… phục vụ sản xuất chế tạo, kiểm tra sản phẩm đảm bảo độ xác, chất lượng gia công nâng cao suất chế tạo Các nội dung nghiên cứu hoàn thiện đưa vào áp dụng thực tiễn sản xuất sản phẩm qui mô công nghiệp để đảm bảo chất lượng theo yêu cầu thiết kế thực tế lực đơn vị chế tạo 3.3 Cơng tác thử nghiệm hồn thiện sản phẩm Từ đầu năm 2019 sản phẩm Dự án gồm 429 giàn mềm GM 20/30 lắp đặt, đưa vào chống khai thác lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng Bạch Quá trình áp dụng thử nghiệm thực tế cho thấy: - Lò chợ sử dụng giàn mềm chế tạo nước làm việc ổn định, đáp ứng tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ (tương tự lò chợ loại sử dụng giàn mềm ZRY nhập khẩu); - Các thông số kỹ thuật giàn mềm chế tạo bao gồm: chiều cao chống giữ, hành trình di chuyển, chuyển động cấu, khả chống giữ… theo thơng số, đặc tính kỹ thuật thiết kế giàn Tổ hợp liên kết giàn hoạt động đồng bộ, ổn định, đơn giản thao tác vận hành; 48 - Kết cấu khí giàn liên kết chắn, di chuyển động, nhẹ nhàng, không bị biến dạng cong vênh, nứt vỡ khuyết tật hàn - Hệ thống thủy lực: + Các phận điều khiển van, khóa thủy lực… hệ thống hoạt động chức năng, kết cấu bền vững, chắn, không cong vênh, biến dạng, bị oxy hóa han rỉ Khơng có lỗi hư hỏng điều khiển làm ảnh hưởng tới an toàn hệ thống; + Các loại gioăng, phớt đảm bảo độ bền, kín khít; + Cột, kích thủy lực giàn: trang bị lớp che bảo vệ, lực chống ổn định, chức theo thiết kế, khơng có tượng tụt, áp bất thường, biến dạng cong hỏng, rò rỉ dịch Tuy nhiên, trình hoạt động lò chợ, với số lượng sử dụng hàng trăm giàn mềm làm việc điều kiện chống với tải trọng lớn, biến đổi, mơi trường ẩm thấp, độc hại… có xuất số lỗi hỏng thiết bị, cụ thể như: - Một số gối bắt kích đẩy xà có tượng bong mối hàn có khuyết tật xỉ hàn, độ ngấu kém; - Có tượng rò rỉ dịch qua gioăng làm kín vị trí kết nối, đầu tóp ống; bao che cần piton bị hư hại bắn đá Một số chốt liên kết xà nóc, xà dẫn hướng bị cong Một số van điều khiển có tượng thơng dịch khoang, làm ảnh hưởng tới chức điều khiển kích thủy lực giàn Phân tích đánh giá chung cho thấy: đa phần hư hại thiết bị trình làm việc giàn mềm lỗi phát sinh thơng thường với lò chợ sử dụng dây chuyền thiết bị Một số lỗi chất lượng chế tạo Tuy nhiên, để nâng cao hiệu sử dụng, thuận tiện cho công tác vận hành, KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ cần tiếp tục hoàn thiện nâng cao độ ổn định, chất lượng sản phẩm chế tạo: - Điều chỉnh kích thước, biên dạng xà nhằm tăng cường độ cứng gối bắt kích thuận tiện cho dịch chuyển thiết bị; - Điều chỉnh thiết kế che bảo vệ van để tăng độ cứng, chống biến dạng đá bắn nổ mìn; - Thiết kế điều chỉnh lõi tay van điều khiển (cối nhựa thay cối đồng, bi thép thay bi inox) để cải thiện chất lượng, chống thông dịch khoang điều khiển; Điều chỉnh áp suất đặt van an toàn phù hợp thực tế sử dụng… Kết luận - Giàn mềm GM20/30 nghiên cứu cải tiến, hồn thiện thiết kế, sản xuất với qui mơ cơng nghiệp đưa vào thử nghiệm lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng Bạch Qua theo dõi thực tế, sản phẩm làm việc ổn định, tin cậy, phù hợp điều kiện thực tế lò chợ áp dụng Các thông số kỹ thuật tương đương sản phẩm loại nhập nước ngoài; - Để tiếp tục phát triển thành sản phẩm thương mại ổn định, công tác nghiên cứu cần tiếp tục nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá thành tiếp tục khả mở rộng sản xuất sang loại giàn mềm khác, chủ động thay loại giàn mềm nhập khẩu./ Tài liệu tham khảo: Đoàn Ngọc Cảnh (2017), Báo cáo tổng kết đề tài ”Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo giàn mềm có cấu thủy lực điều kiện khai thác vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc 45o”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin Đào Hồng Quảng, Nguyễn Hải Long (2019), Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử nghiệm:“Hồn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm có cấu thủy lực điều kiện khai thác vỉa than có góc dốc 45o, chiều dày từ 2,0m đến 3,0m”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin Cơng ty CP Cơ khí Mạo KhêVinacomin Completion of design and manufacture of gm 20/30 soft support, industrial production for underground coal mines Dr Dao Hong Quang, MSc Doan Ngoc Canh Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology MSc Nguyen Hai Long, MSc Dang Van Phoi, Vinacomin - Mao Khe Mechanical Joint Stock Company Abstract: The paper summarizes the completion results of the design, manufacture and test of GM 20/30 shield support under the experimental production project “Design and manufacture of soft hydraulic shield support in the exploitation conditions of coal seams with slope angle over 45o, thickness from 2,0m to 3,0m implemented by Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology in coordination with Vinacomin - Mao Khe Mechanical Joint Stock Company KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 49 ... duyệt, cho phép chế tạo thử nghiệm môi trường hầm lò Các đặc tính kỹ thuật giàn chống thể bảng Cơng tác hồn thiện thiết kế, chế tạo, thử nghiệm công nghiệp sản phẩm 3.1 Cơng tác hồn thiện thiết kế. .. điểm kết cấu giàn, điều kiện áp dụng, Đề tài tính tốn, thiết kế hoàn chỉnh giàn mềm GM 20/30 với hỗ trợ phần mềm thiết kế chuyên dụng Bộ hồ sơ thiết kế Cục kỹ thuật An toàn & Công nghiệp - Bộ Công. .. vụ sản xuất chế tạo, kiểm tra sản phẩm đảm bảo độ xác, chất lượng gia công nâng cao suất chế tạo Các nội dung nghiên cứu hoàn thiện đưa vào áp dụng thực tiễn sản xuất sản phẩm qui mô công nghiệp