Tạp chí Khoa học Công nghệ Mỏ: Số 3/2019 trình bày các nội dung chính sau: Nghiên cứu lựa chọn dây chuyền công nghệ cơ giới hóa đồng bộ phù hợp để khai thác các vỉa than dày thoải đến nghiêng tại Công ty cổ phần than Mông Dương, sử dụng tổ hợp khoan kết hợp xúc nhằm nâng cao tốc độ thi công các đường lò đá ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh,... Để nắm nội dung mời các bạn cùng tham khảo tạp chí.
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Nghiên cứu lựa chọn dây chuyền cơng nghệ giới hóa đồng phù hợp ĐỂ khai thác vỉa than dày, thoải đến nghiêng Công ty cổ phần than mông dương TS Lê Đức Nguyên, TS Trần Minh Tiến Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin Biên tập: TS Nhữ Việt Tuấn Tóm tắt: Trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng có điều kiện thuận lợi để áp dụng giới hóa khai thác mỏ than Mơng Dương khoảng 3,895 triệu Lựa chọn mơ hình giới hóa dây chuyền thiết bị phù hợp để khai thác phần trữ lượng nội dung báo Đặt vấn đề Theo kết tổng hợp trữ lượng đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ từ mức -400 ÷ -250 mỏ than Mông Dương [1] cho thấy trữ lượng khu vực lị chợ vỉa dày, thoải đến nghiêng có điều kiện thuận lợi để áp dụng giới hóa nằm kế hoạch khai thác năm 2019 năm khoảng 3.895.021 tấn, tập trung vỉa L(7) khu Vũ Môn Điều kiện địa chất khu vực lò chợ sau: Chiều dày vỉa từ 4,17 ¸ 5,50m, mức độ biến động chiều dày vỉa từ ổn định đến ổn định trung bình Góc dốc vỉa từ 10 ¸ 23º (cục đến 30º), mức độ biến động góc dốc từ ổn định đến ổn định trung bình Vỉa có cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp, vỉa chứa từ ¸ lớp đá kẹp có thành phần sét kết, sét than bột kết mềm Than vỉa thuộc loại antraxit đến bán antraxit khơng có tính tự cháy Vách vỉa gồm tập bột kết cát kết thuộc loại ổn định trung bình đến ổn định Trụ vỉa tập bột kết thuộc loại bền vững trung bình Điều kiện địa chất thủy văn ảnh hưởng đến cơng tác khai thác mỏ Điều kiện khí mỏ thuộc loại II cấp khí Mêtan Các khu vực lị chợ có chiều dài theo phương từ 505 ¸ 561m; chiều dài theo hướng dốc 120m; quy mô trữ lượng từ 409.422 ÷ 560.518 Với điều kiện địa chất, trữ lượng trên, việc nghiên cứu lựa chọn mơ hình cơng nghệ khai thác giới hóa đồng thiết bị nhằm nâng cao hiệu khai thác, giảm số lượng lao động cho Công ty Cổ phần Than Mơng Dương cần thiết Lựa chọn mơ hình giới hóa khai thác cho khu vực lị chợ vỉa dày, thoải đến nghiêng Công ty Cổ phần Than Mơng Dương Hiện nay, mỏ hầm lị giới áp dụng 03 mơ hình cơng nghệ giới hóa khai thác mơ hình lị chợ tự động hóa, mơ hình lị chợ giới hóa đồng mơ hình lị chợ giới hóa phần (bán giới hóa) Trong mơ hình trên, lị chợ tự động hóa có u cầu cao điều kiện áp dụng khả vận hành, chi phí đầu tư thiết bị ban đầu lớn nên không phù hợp với điều kiện địa chất trình độ tiếp nhận người thợ thời điểm mỏ than Mông Dương Hai mô hình giới hóa cịn lại xem xét áp dụng cho điều kiện khu vực lò chợ vỉa dày thoải đến nghiêng vỉa L(7) khu Vũ Mơn Mơ hình lị chợ giới hóa phần (bán giới hóa) có đặc điểm cơng tác khấu than thực loại máy khấu chống giữ lị chợ chống thủy lực (giá khung, giá xích, giá thủy lực, cột thủy lực đơn) Ưu điểm mơ hình giá trị đầu tư ban đầu nhỏ, sớm thu hồi vốn; thời gian lắp đặt tháo chuyển thiết bị ngắn, phù hợp với khu vực có trữ lượng khơng lớn, thường xuyên phải chuyển diện Nhược điểm mô hình cơng tác di chuyển chống giữ chống chậm tốc độ máy khấu, số công đoạn khác thực thủ công nên hạn chế việc nâng cao sản lượng khai thác suất lao động Mơ hình lị chợ giới hóa đồng có đặc điểm cơng tác khấu than thực loại máy khấu, chống giữ lò chợ giàn chống tự hành Mơ hình có nhiều ưu hẳn so với mơ hình giới hóa phần cơng đoạn khấu than, chống giữ điều khiển đá vách, vận tải than, di chuyển máng cào giới hóa hồn tồn nên cho KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ c Giàn chống có cửa sổ b Giàn chống có cửa sổ a Giàn chống có cửa sổ thu hồi thấp thu hồi thu hồi cao Hình Hình dạng giàn chống có kết cấu hạ trần phép nâng cao sản lượng khai thác lò chợ suất lao động, mức độ an toàn Với điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ quy mơ trữ lượng lị chợ vỉa dày thoải đến nghiêng có điều kiện thuận lợi để áp dụng giới hóa vỉa L(7) khu Vũ Mơn phân tích phần trên, việc áp dụng mơ hình giới hóa đồng giải triệt để toán nâng cao sản lượng khai thác suất lao động Theo tiêu chuẩn quốc gia GB/T-24506-2009 Trung Quốc, mơ hình giới hóa đồng chia thành 03 mơ hình dựa thơng số tải trọng làm việc giàn chống đồng thiết bị Cụ thể là: (1)mơ hình giới hóa đồng hạng nặng (sử dụng giàn chống có tải trọng làm việc từ 7000kN trở lên); (2)mơ hình giới hóa đồng hạng trung (sử dụng giàn chống có tải trọng làm việc từ 4000 ÷ 6800kN) (3) mơ hình giới hóa đồng hạng nhẹ (sử dụng giàn chống có tải trọng làm việc từ 1600 ÷ 3900kN) Mơ hình giới hóa đồng hạng nặng, hạng trung áp dụng mỏ hầm lò giới nước để để khai thác khu vực lị chợ có điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ thuận lợi, quy mô trữ lượng lớn Mơ hình giới hóa đồng hạng nhẹ áp dụng vài năm trở lại Trung Quốc để khai thác khu vực lò chợ có điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ thuận lợi (kích thước khu vực lị chợ khơng lớn, quy mô trữ lượng không lớn khoảng vài trăm nghìn tấn, điều kiện vận tải khó khăn, v.v.) đem lại hiệu tốt giá trị đầu tư ban đầu thấp Xuất phát từ kinh nghiệm vào đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu vực lò chợ vỉa dày thoải đến nghiêng có điều kiện thuận lợi để áp dụng giới hóa khai thác mỏ than Mơng Dương, báo lựa chọn áp KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LỊ dụng mơ hình giới hóa đồng hạng nhẹ xây dựng quy mô công suất lị chợ, tiêu chí đồng thiết bị sau: (1) Cơng suất lị chợ 300.000 tấn/năm; (2) Đồng thiết bị giới hóa khai thác có khả làm việc ổn định điều kiện góc dốc vỉa đến 35º Giàn chống lựa chọn có tải trọng làm việc giới hạn từ 2000 ÷ 3900kN, khối lượng ≤ Máy khấu máng cào lựa chọn phải đáp ứng quy mô công suất lò chợ nêu đồng thời đảm bảo tiêu chí nhỏ, gọn để thuận tiện q trình vận chuyển, lắp đặt Lựa chọn đồng thiết bị giới hóa Trên sở quy mơ cơng suất lị chợ, tiêu chí đồng thiết bị nêu trên, báo tính tốn lựa chọn thiết bị dây chuyền thiết bị giới hóa đồng cho điều kiện mỏ than Mông Dương sau: 3.1 Lựa chọn giàn chống (1) Phân tích lựa chọn kiểu giàn chống Giàn chống tự hành sử dụng lị chợ giới hóa đồng hạ trần than gồm kiểu: giàn chống có cửa sổ thu hồi cao; giàn chống có cửa sổ thu hồi giàn chống có cửa sổ thu hồi thấp Hình dạng giàn chống thể hình Giàn chống kiểu cửa sổ thu hồi cao có ưu điểm áp lực mỏ tác dụng lên giàn nhỏ, sử dụng máng cào chung để vận chuyển than khấu gương thu hồi Nhược điểm giàn chống lượng bụi phát sinh q trình thu hồi than hạ trần cao, khơng thể thực đồng thời công tác khấu gương thu hồi than hạ trần Giàn chống kiểu cửa sổ thu hồi khắc phục hầu hết nhược điểm giàn chống cửa sổ thu hồi cao Tuy nhiên giàn chống loại khơng có kết cấu tay biên THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ nên miền áp dụng hạn chế, phù hợp vỉa có góc dốc thoải, đường phương hướng dốc ổn định, khấu dốc lên dốc xuống theo hướng tiến gương Giàn chống cửa sổ thu hồi thấp sản xuất rộng rãi sử dụng phổ biến lò chợ hạ trần Trung Quốc số nước khác khắc phục hầu hết nhược điểm hai loại giàn chống nêu Ở nước, giàn chống hạ trần cửa sổ thu hồi thấp áp dụng mỏ Vàng Danh, Hà Lầm, Khe Chàm đem lại hiệu tốt Để phù hợp với xu trên, báo lựa chọn giàn chống có kết cấu hạ trần cửa sổ thu hồi thấp để áp dụng cho lị chợ huy động áp dụng cơng nghệ giới hóa mỏ than Mơng Dương (2) Tính tốn thông số lựa chọn giàn chống Các thông số giàn chống gồm chiều cao chống giữ tải trọng công tác giàn chống Trên sở thông số điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu vực lò chợ huy động áp dụng cơng nghệ giới hóa khai thác vỉa L(7) khu Vũ Môn mỏ than Mông Dương công thức kinh nghiệm sổ tay kỹ thuật lị chợ giới hóa đồng Trung Quốc, báo tiến hành tính tốn, xác định thông số giàn chống sau: - Chiều cao giàn chống: Hmax = mmax + S1, (m) Hmin = mmin - (0,2 ÷ 0,3), (m) Trong đó: Hmax - Chiều cao chống giữ lớn giàn chống, (m); mmax - Chiều cao khấu lớn nhất, để phù hợp với chiều cao công nhân vận hành, điều kiện địa chất mỏ tiêu chí đồng thiết bị, chọn mmax = 2,2 (m); S1 - Chiều dày sập đổ vách giả than, S1 = 0,1 ¸ 0,3 (m), điều kiện địa chất mỏ khu vực lò chợ huy động, chọn S1 = 0,2 (m); Hmin - Chiều cao chống giữ thấp giàn chống, (m); mmin - Chiều cao khấu lị chợ vị trí nhỏ nhất, cột địa tầng lỗ khoan khu vực lò chợ huy động, chọn mmin = 1,8 (m); Thay số ta tính tốn được: Hmin = 1,5m; Hmax = 2,6m - Tải trọng làm việc yêu cầu giàn chống: Q = k q (Lk + Ld) B = k (γ1 h1 + γ2 H) (Lk + Ld) B , (T) Trong đó: q - Tải trọng tĩnh tác dụng lên giàn chống, q = (γ1 h1 + γ2 H), (T/m²); γ1 - Trọng lượng thể tích than nóc, (T/m³); γ2 - Trọng lượng thể tích đá vách lị chợ, (T/m³); h1 - Chiều dày trần than nóc, (m); H - Chiều dày lớp đá ảnh hưởng đến tải trọng giàn, H = (L + h1/tanα).tanθ, (m); L - Khoảng cách chống giữ hiệu giàn chống (chiều dài giàn), (m); α - Góc sập đổ trần than, α = 70 ÷ 75º; θ - Góc sập đổ đá vách, θ = 60 ÷ 75º; Lk - Khoảng cách trống từ đầu xà đến gương, (m); Ld - Chiều dài xà giàn, (m); B - Khoảng cách tâm giàn (chiều rộng giàn), (m); k - Hệ số dự phòng tải trọng động, k = 1,1 ÷ 1,4, chọn = 1,4 Báo báo lựa chọn điều kiện lò chợ VML(7)-1 lò chợ có chiều dày vỉa lớn (5,5m) lị chợ huy động áp dụng cơng nghệ giới hóa để tính tốn tải trọng u cầu làm việc giàn chống Kết tính tốn xác định tải trọng làm việc yêu cầu giàn chống với hệ số dự phòng 1,4 Q = 291,5T = 2915kN Trên sở kiểu giàn chống lựa chọn, chiều cao chống giữ tải trọng làm việc yêu cầu giàn chống theo tính tốn trên, đối chiếu với loại giàn chống có kết cấu hạ trần hạng nhẹ cửa sổ thu hồi thấp có thị trường (bảng 1), báo lựa chọn giàn chống lò chợ (giàn trung gian) tương đương mã hiệu ZF3000/15/24 Để chống giữ lị chợ vị trí đầu máng cào lò chợ phù hợp với giàn chống trung gian lựa chọn báo báo lựa chọn giàn độ tương đương mã hiệu ZFG3200/19/31 Thông số kỹ thuật giàn chống lựa chọn thể chi tiết bảng Từ kết lựa chọn cho thấy giàn chống lựa chọn cho điều kiện mỏ than Mơng Dương có khối lượng 50% so với giàn chống KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LỊ THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Bảng So sánh lựa chọn giàn chống Mã hiệu giàn chống ZF2000/16/24 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF2400/16/24 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF2600/15/24 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF2600/16/26 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF2800/16/24 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF3000/15/24 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF3200/16/24 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF3200/16/26 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn ZF3800/16/26 So sánh với kết tính tốn, lựa chọn Tải trọng làm việc giàn (kN) 2000 Không thỏa mãn 2400 Không thỏa mãn 2600 Không thỏa mãn 2600 Không thỏa mãn 2800 Không thỏa mãn 3000 1500 ÷ 2400 Thỏa mãn Thỏa mãn 3200 1600 ÷ 2400 Thỏa mãn Thỏa mãn 3200 1600 ÷ 2600 Thỏa mãn Thỏa mãn 3800 1600 ÷ 2600 Thỏa mãn Thỏa mãn Chiều cao giàn (mm) 1600 ÷ 2400 Thỏa mãn 1600 ÷ 2400 Thỏa mãn 1500 ÷ 2400 Thỏa mãn Khoảng Góc dốc Khối lượng cách trung làm việc giàn chống Ghi tâm (độ) (tấn) (mm) 1250 20 7,60 Không thỏa Tải trọng Thỏa mãn Thỏa mãn mãn góc dốc 1250 20 7,86 làm việc Khơng thỏa khơng thỏa Thỏa mãn Thỏa mãn mãn mãn 1250 35 8,00 Thỏa mãn Thỏa mãn 1600 ÷ 2600 Thỏa mãn 1500 35 Thỏa mãn Thỏa mãn 1600 ÷ 2400 Thỏa mãn 1250 35 Thỏa mãn Thỏa mãn 1250 35 Thỏa mãn Thỏa mãn 1500 35 Thỏa mãn Thỏa mãn 1500 35 Thỏa mãn Thỏa mãn 1500 35 Thỏa mãn Thỏa mãn Bảng Đặc tính kỹ thuật giàn chống ZF3000/15/24 ZFG3200/19/31 TT 10 11 12 13 14 Thông số kỹ thuật Đơn vị Chiều cao mm Chiều rộng mm Khoảng cách tâm hai giàn mm Số lượng cột chống cột Bước di chuyển mm Kích thước vận chuyển mm Góc dốc lị chợ độ Góc dốc theo phương khấu độ Lực chống làm việc kN Lực chống ban đầu kN Cường độ chống giữ MPa Áp suất trạm bơm MPa Khối lượng Phương thức di chuyển Giàn chống có kết cấu chống trơi chống đổ sử dụng lị chợ giới hóa đồng hạ trần hạng trung Vàng Danh, Hà Lầm (lò chợ vỉa 11), Khe Chàm (15 ÷ 16 tấn); 30% KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ Thỏa mãn Tải trọng làm việc Thỏa mãn không thỏa mãn 8,75 8,56 Thỏa mãn Thỏa mãn tất Thỏa mãn tiêu chí 9,5 Khơng thỏa Thừa tải mãn trọng làm 10,4 việc, khối Không thỏa lượng giàn mãn lớn, không 11,5 thỏa mãn Không thỏa mãn 8,50 Giá trị ZF3000/15/24 ZFG3200/19/31 1500 ¸ 2400 1900 ¸ 3100 1190 ¸ 1330 1190 ¸ 1330 1250 1250 4 600 600 4200´1190´1500 4500´1190´1900 ≤ 35 ≤ 35 ≤ 15 ≤ 15 3000 3200 2532 2532 0,7 0,76 31,5 31,5 8,5 9,0 Điều khiển giàn so với giàn chống lò chợ giới hóa đồng hạ trần hạng nặng (lị chợ vỉa 7) Hà Lầm (24,5 tấn), đáp ứng tiêu chí nhẹ hóa THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ a Giàn chống trung gian ZF3000/15/24 b Giàn chống độ ZFG3200/19/31 Hình Giàn chống trung gian ZF3000/15/24 giàn chống độ ZFG3200/19/31 3.2 Lựa chọn máy khấu than (1) Lựa chọn kiểu máy khấu hình thức dẫn động Trong lị chợ giới hóa hạ trần thu hồi than sử dụng máy khấu tay cắt hẹp (0,6 ÷ 0,8m) tang hai tang để thực công tác khấu gương Máy khấu tang có đặc điểm khối lượng nhẹ, kích thước nhỏ gọn nên giảm khối lượng vận chuyển, lắp đặt Tuy nhiên máy có hiệu khấu thấp (hai chu trình cắt hồn thiện luồng khấu), thích hợp với lị chợ ngắn Máy khấu hai tang có đặc điểm khối lượng kích thước lớn máy khấu tang, nhiên hiệu khấu máy cao loại máy tang Hiện nay, lị chợ giới hóa đồng hạ trần than nóc, mỏ hầm lị nước chủ yếu sử dụng máy khấu hai tang Trên sở quy mơ cơng suất lị chợ lựa chọn kinh nghiệm trên, báo lựa chọn áp dụng máy khấu tay cắt hẹp loại hai tang cắt Máy khấu than hai tang cắt sử dụng lị chợ giới hóa đồng chia thành hai loại theo hình thức dẫn động gồm máy khấu dẫn động điện máy khấu dẫn động thủy lực Kết so sánh ưu nhược điểm máy khấu dẫn động điện máy khấu dẫn động thủy lực xem bảng Từ kết so sánh, phân tích ưu nhược điểm loại máy khấu cho thấy hai loại máy khấu dẫn động điện dẫn động thủy lực phù hợp điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ lò chợ huy động mỏ than Mông Dương Tuy nhiên, nhà máy khí mỏ nước ngồi, loại máy dẫn động thủy lực dừng sản xuất sản xuất đơn theo đặt hàng Do đó, để chủ động nguồn linh kiện thay phù hợp xu đổi công nghệ khai thác giới nước nay, báo lựa chọn áp dụng loại máy khấu tay cắt hẹp loại hai tang khấu dẫn động điện (2) Tính tốn thơng số lựa chọn máy khấu Các thông số máy khấu gồm a Máy khấu tang b Máy khấu hai tang Hình Máy khấu tang máy khấu hai tang KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Bảng So sánh ưu, nhược điểm loại máy khấu TT Ưu, nhược điểm Các loại máy khấu Máy khấu dẫn động thủy lực Máy khấu dẫn động điện Ưu điểm - Cấu tạo đơn giản, xảy hỏng hóc, sửa chữa đơn giản, khơng u cầu trình độ kỹ thuật cao - Giá thành rẻ máy khấu dẫn động điện điều kiện - Khả leo dốc đến 35º - Máy thiết kế đại hơn, có trang bị hệ thống điều khiển máy từ xa, lập trình để máy tự động làm việc - Hiện sản xuất với quy mơ lớn sữa chữa, thay linh kiện đơn giản - Khả leo dốc đến 45 ÷ 55º Nhược điểm - Khơng có hệ thống điều khiển từ xa người vận hành phải theo máy - Đây máy khấu hệ cũ, sản xuất theo đơn đặt hàng, trình sử dụng, việc sữa chữa thay linh kiện tương đối khó khăn - Cấu tạo phức tạp, dễ xảy hỏng hóc sử dụng vận hành không hợp lý điều kiện vi khí hậu khơng tốt - Giá thành đắt so với máy khấu dẫn động thủy lực điều kiện đường kính tang, suất yêu cầu, tốc độ trung bình cơng suất động máy khấu Các thơng số tính tốn sau: - Đường kính tang khấu: D = (0,59 ¸ 0,63) hmax, (mm) Trong đó: D - Đường kính tang khấu máy khấu, (mm); 0,59 ¸ 0,63 - Hệ số kinh nghiệm, trường hợp máy khấu than theo chiều chọn hệ số dưới, trường hợp máy khấu than theo hai chiều chọn hệ số trên; hmax - Chiều cao khấu lớn nhất, chọn hmax = 2300 (mm); D = 0,63 ´ 2300 = 1449 (mm) Hiện nay, đường kính tang máy khấu chế tạo chuẩn hóa với loại 1000mm, 1250mm, 1400mm, 1600mm, 1800mm Trên sở đó, thiết kế lựa chọn đường kính theo tiêu chuẩn gần với giá trị tính tốn D = 1600mm - Năng suất yêu cầu máy khấu: Trong đó: Alc - Sản lượng than từ khấu gương lị chợ năm, báo tính tốn trường hợp điều kiện lị chợ huy động có biến động địa KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ chất lớn, chiều dày vỉa giảm, khơng có than hạ trần, có than khấu gương với Alc = 300.000 (T); K - Hệ số dự phịng vượt cơng suất, K = 1,5; 300 - Số ngày sản xuất năm; nca - Số ca làm việc ngày đêm, nca = (ca); Tk - Thời gian làm việc ca, Tk = (h); k - Hệ số khơng điều hịa, k = 0,7; 0,4 - Hệ số thời gian mở máy ca - Tốc độ khấu trung bình máy khấu làm việc: Trong đó: B - Chiều rộng cắt máy khấu, thông thường máy khấu than sử dụng mỏ hầm lị vùng Quảng Ninh có B = 0,6 (m); M - Chiều cao khấu trung bình, với điều kiện lị chợ huy động áp dụng cơng nghệ mỏ Mông Dương chiều cao giàn chống lựa chọn, chọn M = 2,2 (m); γ - Trọng lượng thể tích than nguyên khai, khu vực lị chợ huy động áp dụng cơng nghệ, γ = 1,65 (T/m³); THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Kết kiểm tra cho thấy truyền trục vít Fk – Lực kéo lớn đầu kéo, theo yêu đảm bảo độ bền cầu; Fk= 16 kN 3.3 Tính tốn cụm lị xo y- hệ số ma sát bánh tỳ với ray, f= 0,1 Cụm lò xo bao gồm lò xo liên kết với trục n- số bánh dẫn; n=2 cần nối, đầu cần nối liên kết Thay giá trị lực làm việc lò xo là: với cấu tay địn trái, phải Trong q trình 16.0, 265 = = 9,55 ; kN hoạt động lò xo làm việc trạng thái bị nén có P1lv 2.0,1.4.0,555 tác dụng kéo bánh tỳ ép sát vào bề mặt ray dẫn b Xác định thơng số lị xo a Xác định lực làm việc cần thiết lò xo Sơ đồ làm việc cụm lò xo hình Sơ đồ làm việc cụm tay địn, bánh dẫn Trên đó, đường đặc tính làm việc thể cho cụm lò xo sau: 01 lò xo cụm gồm 04 lò xo Trong đó: l0, l1, l2, l3, l4 chiều dài lò xo trạng thái tự do, nén ban đầu, làm việc, chiều dài làm việc với lực lớn có thể, chiều dài nén vịng lị xo chạm Tương ứng có lực F1, F2, F3, F4 Hình Sơ đồ tính lực làm việc lò xo Theo sơ đồ làm việc cụm lò xo, tay đòn xoay quanh chốt liên kết 01 02 nhờ lực ép Hình Sơ đồ làm việc lò xo lò xo Plv ép bánh dẫn tỳ vào bề mặt ray tạo lực ma sát kéo hệ thống chuyển động Khảo sát cụm lị xo đầu kéo khí nén Phương trình cân tay địn quanh MK10 thơng số hình học sau: O1: N.a1 = Plv.a2 (1.3) Bảng Thơng số lị xo đầu kéo khí nén MK10 N a1 Lực cần thiết cụm lò xo Plv là: Plv = ; kN Ký Đơn TT Thông số Trị số a2 (1.4) hiệu vị Lực làm việc cần thiết 01 lò xo cụm Chiều cao trạng m 0,307 l0 là: thái tự P= 1lv Plv N a1 = ; kN nlx nlx a2 (1.5) Plv- lực làm việc cụm lò xo; kN P1lv- lực làm việc 01 lò xo; kN a1, a2- tay đòn lực, a1=0,265 m; a2=0,555 m nlx- số lò xo, nlx= N- phản lực lực tỳ từ ray tác động lên thanh; kN Lực tỳ cần thiết bánh dẫn đảm bảo đầu kéo phát triển lực kéo lớn không bị trượt xác định sau: F N = k ; kN (1.6) n f 42 Chiều cao nén sơ ban đầu Đường kính trung bình Hướng xoắn Tổng số vịng Dây - Loại dây l1 m 0,290 D m 0,0286 nt vòng Phải 28 Tiết diện chữ nhật - Chiều rộng - Chiều cao a b m m 0,0084 0,0075 Vật liệu - - Thép Độ cứng lò xo xác định theo công thức [3]: KHCNM SỐ 3/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HĨA THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ = K G.b = 173, 63 D.D nlv ; kN/m truyền động bên qua tai đỡ, liên kết với phận mang tải qua chốt 1 G- Mơ dun trượt thép làm dây lị xo; N P2 1,5 = P1 1,5 = p1 165= = p 2595 N G=7,85.10 kN/m b- Chiều cao dây lò xo; b= 7,5 mm D- Đường Sử dụng phần mềm Inventer 2014 xây dựng kính trung bình lị xo; D= 28,6 mm mơ hình, tính tốn kiểm nghiệm độ bền kết cấu nlv- Số vòng làm việc lò xo; vòng nlv= nt Dữ liệu xây dựng mơ hình tính tốn cấu - 1,5= 26,5 vòng mang tải sau: D- Hệ số phụ thuộc vào tỷ lệ kích thước dây - Vật liệu chế tạo thép Q345B theo tiêu a/b chuẩn GB/T 1591-94 - Hành trình nén sơ x1: x1= l0 - l1= 307 - Kết cấu cố định điểm điểm 290= 17 mm liên kết với bánh chịu tải - Lực nén sơ ban đầu: F1= K.x1= - Trọng lượng thân thiết bị: P= 3900 173,63.0,017= 2,95 kN N, tải trọng phân bố sau: tải trọng - Hành trình nén x2 cần thiết để tạo lực làm khung máy, mạch khí nén đỡ tai việc F2 : F2 9,55 treo; tải trọng phận khác nâng = = 55mm x= 1000 chốt đặt bên cấu Với hệ số vượt K 173,53 tải k= 1,5 lực phân bố là: Hành trình làm việc lớn x3 Chọn (p1- trọng lượng khung máy, mạch khí khe hở vòng dây làm việc với lực nén p1= 440 N; p2- trọng lượng phận làm việc lớn =0,25 mm x3= l0 - nt.(b + khác thiết bị p2= 3460 N) 0,00025)= 90 mm - Lực truyền bánh tỳ truyền động thông - Lực nén làm việc lớn có thể: F3= K.x3= qua trục đặt bên phận, giá trị lực 173,63.0,09= 15,6 kN lớn lực kéo theo thơng số thiết bị F= - Hành trình nén vòng dây lò xo chạm 16000 N Tiến hành tính tốn độ bền kết cấu nhau: x4= l0 – nt.b= 97 mm khung với hệ số vượt tải k= 1,5 lực phân - Lực nén vòng lò xo chạm nhau: F4 = bố điểm đặt lực là: K.x4= 173,63.0,097= 16,84 kN F 16000 3.4 Tính tốn, kiểm nghiệm độ bền khung = Ftt 1,= 1, = 12000 N 2 Khung có kết cấu hàn, phận chịu - Lực kéo thiết bị lấy theo thông số thiết tải trọng khối lượng thiết bị phận bị, lực đặt đầu cấu cân với lực kéo liên kết, truyền lực kéo từ hộp truyền động đến truyền động Giá trị đặt là: Fk= 1,5.F= 24000 N phận mang tải Kết cấu đỡ bánh Sử dụng phần mềm Inventer 2014 cho kết xe chịu tải tỳ lên ray treo, liên kết với phận tính tốn khung sau: Hình Kết ứng suất Von Mises chuyển vị phần tử khung KHCNM SỐ 3/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HĨA 43 THƠNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Với vật liệu Q345 chọn, giới hạn bền vật liệu [s=] s 550 = = 220 MPa, n= 2,5 n 2,5 hệ số an toàn kết cấu Từ kết tính tốn cho thấy ứng suất lớn phần tử s= 145,4 < [s]= 220 MPa, kết cấu đảm bảo điều kiện bền Chuyển vị lớn phần tử kết cấu đảm bảo điều kiện chuyển vị Vậy khung đảm bảo điều kiện bền biến dạng tác dụng lực Kết luận kiến nghị Từ kết tính tốn, kiểm tra bền phận thiết bị phương pháp giải tích sử dụng phần mềm Inventor cho thấy phận đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đảm bảo đủ độ bền theo yêu cầu thiết bị Với việc sử dụng phần mềm tiên tiến tính tốn, kiểm tra bền chi tiết đầu kéo khí nén đảm bảo q trình thiết kế, chế tạo tin cậy, an tồn q trình sử dụng Phương pháp tính tốn đề tài sử dụng việc tính tốn, thiết kế thiết bị tương tự Kết tính tốn sở để chế tạo đầu kéo khí nén sử dụng hầm lò Tài liệu tham khảo: Chu Quang Định nnc (2016) Khả áp dụng đầu kéo khí nén chạy monoray khai thác than hầm lò Thông tin KHCN Mỏ Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2006) Tính thóa thiết kế hệ dẫn động khí NXB Giáo dục Báo cáo công tác vận tải người vật liệu mỏ hầm lò TKV - Ban Cơ điện Vận tải - Hạ Long, ngày 10 tháng 12 năm 2015 Петров М.С и др Пружины в узлах приводов МАМИ Москва-2001 Research, calculation and design of pneumatic tractors used to transport materials and equipment at underground coal mines MSc Vu Dinh Manh, MSc Doan Ngoc Canh MSc Dao Van Oai Institute of Mining Science and Technology – Vinacomin Summary: To achieve the goal of design and manufacture of localized pneumatic tractors using the existing compressed air sources at roadways to transport materials and equipment with short, local distances, large slope at underground coal mines Vinacomin - Institute of Mining Science and Technology proposed and was assigned by VINACOMIN to implement the project: "Research, design and manufacture of pneumatic tractors used to transport materials and equipment" The paper presents research results, and design of this device to serve the manufacture of products to ensure the safety for use at underground mines 44 KHCNM SỐ 3/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HĨA THƠNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ QUY CHUẨN MÔI TRƯỜNG TRONG KIỂM SỐT NGUỒN THẢI TRONG NGÀNH CƠNG NGHIỆP KHAI KHỐNG Nguyễn Thúy Lan, Nguyễn Thị Lài Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Luyện Kim Biên tập: ThS Hoàng Minh Hùng Tóm tắt: Tiêu chuẩn mơi trường (TCMT) Quy chuẩn kỹ thuật môi trường (QCMT) xem sở cho chủ thể xem xét để có hành động phù hợp với pháp luật môi trường tiến hành hoạt động việc khai thác, quản lý bảo vệ yếu tố mơi trường Bài viết trình bày Quy chuẩn mơi trường kiểm sốt nguồn thải ngành cơng nghiệp khai khống Việt nam Tổng quan Trong lĩnh vực pháp luật mơi trường khái niệm Tiêu chuẩn môi trường (TCMT) Quy chuẩn kỹ thuật môi trường (QCMT) xem sở cho chủ thể xem xét để có hành động phù hợp với pháp luật môi trường tiến hành hoạt động việc khai thác, quản lý bảo vệ yếu tố môi trường Bản chất TCMT QCMT thông số quy định mức giới hạn thông số chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng chất gây ô nhiễm có chất thải, yêu cầu kỹ thuật quản lý với mục đích nhằm bảo vệ mơi trường, với vai trò làm sở cho hoạt động đánh giá phù hợp tác động đến môi trường Trước Luật Tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật ban hành năm 2006, tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) bị bắt buộc áp dụng thức cơng bố Nhưng sau Luật có hiệu lực, có quy chuẩn Việt Nam (QCVN) bị bắt buộc áp dụng, TCVN khuyến khích tự nguyện áp dụng [2], [3] Tương tự nhiều nước giới, hệ thống quy chuẩn Việt Nam môi trường bao gồm: (a) nhóm QCMT chất lượng mơi trường xung quanh; (b) nhóm QCMT chất thải; (c) nhóm QCMT khác [1] a Nhóm QCMT chất lượng mơi trường xung quanh Phân thành nhóm sau: + Nhóm QCMT đất; trầm tích; + Nhóm QCMT loại nước mặt nước đất; + Nhóm QCMT nước biển; + Nhóm QCMT đốiẾ với khơng khí; + Nhóm QCMT âm thanh, ánh sáng, xạ; + Nhóm QCMT tiếng ồn, độ rung b Nhóm QCMT chất thải Phân thành nhóm sau: + Nhóm QCMT nước thải công nghiệp, dịch vụ, nước thải từ chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản nước thải sinh hoạt, phương tiện giao thơng va hoạt động khác; + Nhóm QCMT khí thải nguồn di động cố định; + Nhóm QCMT chất thải nguy hại (CTNH) c Nhóm QCMT khác Mục tiêu QCMT nói xây dựng dựa nguyên tắc giá trị giới hạn tối đa cho phép thông số đảm bảo sống phát triển bình thường người sinh vật nhằm bảo đảm chất thải thải môi trường không làm thay đổi chất lượng môi trường vượt mức quy định dựa dự báo chất lượng môi trường tiếp nhận hay sức chịu tải môi trường khu vực xả thải (đối với QCMT chất thải) Đối với QCMT chất lượng mơi trường xung quanh thay đổi theo thời gian trừ có thơng số nhiễm phát có thay đổi ngưỡng ảnh hưởng đên sức khỏe người hệ sinh thái Tình hình áp dụng QCMT ngành công nghiệp Hiện nay, đa số ngành công nghiệp áp dụng QCVN chung xây dựng cho tất ngành công nghiệp Điều dẫn đên chi phí sản xuất lớn để thực cơng tác kiểm sốt, đầu tư cơng nghệ-thiết bị hạ tầng sở KHCNM SỐ 3/2019 * MÔI TRƯỜNG MỎ 45 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ chi phí giám sát mơi trường Theo xu thê chung nhiều nước, số ngành công nghiệp nước xây dựng quy chuan riêng cho ngành nhiệt điện, luyện thép, X* măng, hóa dầu, dệt nhuộm, Tuy vậy, việc xây dựng đến chưa toàn diện đồng dẫn tới thiếu công ngành, h vực khác thời điểm Một mặt khác, số ngành công nghiệp áp dụng QCVN ngành gặp phải nhiều vướng mắc khó khăn áp dụng số thông số môi trường đảm bảo công nghệ an xuất không đáp ứng khơng có lộ trinh áp dụng Như nước thải ngành chế biến thủy hải sản, áp dụng QCVN 11:2008/BTNMT (khơng có tiêu phốt pho) đến năm 2015, bàn hanh sửa đổi QCVN 11-MT:2015/BTNMT (co thêm tiêu phốt pho) Chỉ riêng tiêu phốt khiến phần lớn doanh nghiệp chế blen thủy sản với thiết bị đưa vào hoạt động chưa lâu lại phải đầu tư thay làm tăng chi phí, tạo giá thành cao cho sản phẩm, gây bất lợi lớn cho doanh nghiệp [4] Việc xây dựng ban hành quy chuẩn kỹ thuật ngành phổ biến giới Khác với Việt Nam, nước không quy hoạch thông số ô nhiễm chi tiết mà việc xác định giá trị tối đa tùy thuộc vào khu vực địa lý cụ thể dựa sức chịu tải khả tự làm môi trường Còn nước ta, QCVN xây dựng dựa lưu lượng thải mục đích sử dụng nơi tiếp nhận Việc xây dựng QCMT nước ta chưa sát thực tế, chưa đồng cụ thể nên chưa thực phù hợp áp dụng 2.1 Nhóm QCMT nước thải cơng nghiệp Phần lớn ngành công nghiệp nước kiểm soát xả thải theo QCMT quốc gia nước thải cơng nghiệp - QCVN 40:2011/ BTNMT Theo đó, u cầu nước thải đảm bảo 33 tiêu kỹ thuật trước thải môi trường Tuy nhiên để đảm bảo xử lý đạt đủ 33 chì tiêu theo QCVN 40 địi hỏi chi phí sản xuất lớn Do đặc thù nhiều ngành công nghiệp, nhiều tiêu không phát sinh san xuất đạt trình xử lý, chất tương tác, kiềm chế lẫn nên 46 KHCNM SỐ 3/2019 * MƠI TRƯỜNG MỎ khơng thể xử lý triệt để Một số ngành xây dựng quy chuẩn riêng theo đặc thù sản xuất ngành: thép, giấy, dẹt nhuộm, xi măng, chế biến thủy sản, nước thải chan ni.kho xăng dầu, dầu khí, Trong đó, số tiêu mơi trường quy định dao động tùy theo đặc thu nước thải ngànhẽChẳng hạn QCKT nước thải công nghiệp sản xuất thép QCVN 52:2013/BTNMT quy định 12 tiêu, nước thải công nghiệp dệt nhuộm QCVN 13- MT:2015/BTNMT quy định 10 tiêu, nước thải chế biến thủy sản QCVN 11MT:2015/BTNMT quy định 10 thơng số cần xử lý 2.2 Nhóm QCMT khí thải Sản xuất cơng nghiệp áp dụng quy chuẩn thải liên quan đến nguồn thải tĩnh (chủ yếu từ khói thải ống khói), bao gồm quy định khí thải cơng nghiệp bụi chất vô - QCVN 19Ì2009/BTNMT: quy định cho 19 thơng số cần kiểm sốt Đối với Quy chuẩn khí thải cơng nghiệp số chất hữu - QCVN 20:2009/BTNMT quy định tới 100 thơng số cần phải kiểm sốt Quy chuẩn kỹ thuật cho khí thải số ngành xây dựng ban hành Đối với cơng nghiệp lọc hóa dầu, QCVN 34:2010/ BTNMT đưa quy định thông số bụi chất vơ cần kiểm sốt Đối với khí thải cơng nghiệp nhiệt điện, QCVN 22:2009/BNTMT quy định thông số cần kiểm soát QCVN 23:2009/ BTNMT xây dựng nhằm kiểm sốt khí thải ngành sản xuất xi măng, quy định thơng số cần kiểm sốt Đối với ngành cơng nghiệp sản xuất phân bón, ban hành QCVN 21:2009/BTNMT quy định thơng số cần giám sátỂ Đối với ngành sản xuất thép, QCVN 51:2013/BTNMT đưa quy định 11 thông số cần kiểm sốt văn đó, 11 thơng số khác sản xuất cốc quy định 2.3 Nhóm QCMT chất thải nguy hại (CTNH) Trong hoạt động công nghiệp, QCMT sau áp dụng kiểm soát ngưỡng CTNH: - QCVN 07:2009/BTNMT quy đmh ngưỡng chất thải nguy hại đối VỚI chất thải hỗn hợp chất thải (trừ chất thải phóng xạ, chất thải thể khí hơi) Trong quy định ngưỡng THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ CTNH với 20 thông số vô 168 thành phần nguy hại hữu cơ; - QCVN 50:2013/BTNMT ngưỡng nguy hại bùn thải từ trình xử lý nước: quy định 26 thơng số bao gồm thông số cho loại bùn thải từ q trình xử lý nước sản xuất thơng thường; sản xuất đặc thù (như bùn thải từ trình xử lý nước thải trình lọc dầu; từ tái chế, tận thu dầu; từ điều chế sản xuất, sư dụng nhựa, cao su tổng hợp; từ xử lý nước thai ngẩnh dệt; sản xuất hóa chắt,.ấ.); từ trình xử lý nước thải sản xuất, điều chế, cung ứng sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật, chất bảo quản gỗ bioxit hữu khác, Vấn đề áp dụng QCMT ngành công nghiệp khai khống Hiện nay, ngành cơng nghiệp khai khống chưa có quy chuẩn riêng cho ngành, vân tuân thủ theo các QCMT chung cho ngành sau: a Nhóm QCMT chất lượng mơi trường xung quanh + QCVN 05:2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh + QCVN 06:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số chất độc hại khơng khí xung quanh + QCVN 26:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia tiếng ồn + QCVN 27:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia độ rung + QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt + QCVN 09-MT.2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước đất + QCVN 10-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước biển + QCVN 03-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia giới hạn cho phép số kim loại nặng đất + QCVN 43:2012/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng trầm tích b Nhóm QCMT chất thải + QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp + QCVN 14:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt + QCVN 07:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia ngưỡng chất thải nguy hại + QCVN 50:2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia ngưỡng nguy hại bùn thải trình xử lý nước Khai thác chế biến khoáng sản ngành công nghiệp đặc thù, khác nhiều so với ngành công nghiệp khác ngành thải khối lượng lớn chất thải (nước thải, đất đá thải, bùn thải quặng đuôi, ) Hoạt động ngành diễn khu vực địa lý rộng lớn, phần lớn vùng địa lý có mật độ dân cư thưa thớt địa điểm phụ thuộc vào khu vực có khống sản Các chất thải đặc thù khai thác chế biến khoáng sản gồm có.ễ + Nước thải từ q trình khai thác mỏ (lộ thiên hầm lò),Ế + Nước thải từ q trình tuyển khống; + Bùn thải q trình xử lý nước thải mỏ; + Bùn thải từ trình tuyển khống; + Đất đá thải Các loại hình khoáng sản nước khai thác phong phú, bao gồm nhóm khống sản như: than, kim loại màu, kim loại đen, khống chất cơng nghiệp, ế Do vậy, thành phần chất thải từ trình khai thác chế biến nhóm khống sản đa dạng Chẳng hạn xét loại hình nu»