Nghiên cứu cơ chế dịch chuyển arsenic từ tầng chứa nước holocene vào tầng chứa nước pleistocene lấy ví dụ vùng thạch thất đan phượng hà nội

ĐÀO VĂN OAI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐÀO VĂN OAI * LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA GIÀN MỀM GM20/30 DÙNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LỊ CĨ CHIỀU DÀY VỈA TRUNG BÌNH, GĨC DỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT * HÀ NỘI - 2019 HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐÀO VĂN OAI NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA GIÀN MỀM GM20/30 DÙNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LỊ CĨ CHIỀU DÀY VỈA TRUNG BÌNH, GĨC DỐ Ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 8520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS NGUYỄN VĂN KHÁNG HÀ NỘI – 2019 LỜI CAM KẾT Tôi xin cam đoan điều đƣợc nêu luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu xác định số thông số hợp lý giàn mềm GM20/30 dùng khai thác than hầm lị có chiều dày vỉa trung bình, góc dốc 45 hồn tồn trung thực, kết thu đƣợc từ luận văn từ trình nghiên cứu Các tài liệu trợ giúp thực luận văn đƣợc rõ nguồn gốc Khi viết luận văn này, tác giả có tham khảo kế thừa số kết nghiên cứu tác giả trƣớc sử dụng thông tin số liệu từ tạp chí, sách, mạng internet … theo danh mục tham khảo Tác giả cam đoan khơng có chép nguyên văn từ luận văn hay nhờ ngƣời khác viết Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn ĐÀO VĂN OAI MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÀN MỀM VÀ CÁC THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ THUỶ LỰCTẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VIỆT NAM 12 1.1 SƠ LƢỢC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ 12 1.2 HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LÒ TRONG NƢỚC 14 1.2.1 Giá thủy lực di động XDY 14 1.2.2 Giá khung thủy lực di động ZH1600/16/24Z 16 1.2.3 Giàn tự hành ZZ3200/16/26 .17 1.2.4 Giàn tự hành VINAALTA 19 1.3.5 Tổ hợp giàn tự hành KDT1 .20 1.2.6 Giàn tự hành GC1800/16/24) 21 1.2.7 Giàn tự hành 2ANSH 22 1.2.8 Giàn tự hành ZY3200/16/36 23 1.2.9 Giàn tự hành ZFY5000/16/28 24 1.2.10 Giàn tự hành ZF4400/16/28 25 1.2.11 Giàn tự hành ZQY3600/12/28 27 1.3 HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG GIÀN MỀM TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ 30 1.4 ĐÁNH GIÁ NHU CẦU, TIỀM NĂNG ÁP DỤNG THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ THỦY LỰC (GIÀN MỀM) TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ VIỆT NAM 32 1.5 NHẬN XÉT: 34 CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM CẦU TẠO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA GIÀN MỀM GM20/30 35 2.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÀN MỀM GM 20/30 35 2.1.1 Cấu tạo giàn mềm 35 2.1.2 Nguyên lý hoạt động giàn mềm cơng nghệ khai thác lị chợ xiên chéo: 41 2.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT GIÀN MỀM GM20/30 43 2.2.1 Khái quát chung giàn mềm 43 2.2.2 Đặc điểm giàn mềm 44 2.2.3 Thông số kỹ thuật giàn mềm GM20/30 44 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU CỦA GIÀN MỀM GM20/30 46 3.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC GIÀN MỀM GM20/30 46 3.1.1 Mơ hình tính tốn giàn mềm .46 3.1.2 Tính toán lực tác động lên giàn mềm 49 3.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TẠO GIÀN .51 3.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU GIÀN MỀM GM20/30: 53 3.3.1 Xác định thông số kết cấu hợp lý giàn mềm GM20/30: .53 3.3.2 Tính tốn kích thước xilanh 63 3.3.3 Tính tốn, xác định xích, chốt: 70 3.4 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CHƢƠNG 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị P Trở lực làm việc kN Px Tải trọng làm việc theo phƣơng x kN Py Tải trọng làm việc theo phƣơng y kN Wy Lực tác động lên giàn theo phƣơng thẳng đứng kN Wx Lực tác động lên giàn mềm theo phƣơng ngang kN q1 Lực phân bố theo hƣớng thẳng kN/m q2 Lực phân bố theo hƣớng ngang kN/m  Góc dốc vỉa độ υ Góc nghiêng xà độ  Khối lƣợng riêng vật liệu T/m3   Ứng suất cho phép MPa c Giới hạn chảy vật liệu MPa b Giới hạn bền vật liệu MPa E Mô đun đàn hồi MPa Mx Mômen uốn kN.m Qy Lực cắt kN J Mơmen qn tính mm4 D Đƣờng kính lịng xilanh mm d Đƣờng kính cần piston mm r Ứng suất hƣớng kính MPa τ Ứng suất tiếp MPa td Ứng suất tƣơng đƣơng MPa Pth Lực tới hạn kN Lk Chiều dài thu gọn nén mm  Hệ số độ mảnh 0 Hệ số độ mảnh giới hạn vật liệu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phân loại thiết bị chống giữ hầm lị 12 Hình 1.2 Một số hình ảnh đơn tổ hợp 13 Hình 1.3 Một số hình ảnh giới hóa 13 Hình 1.4 Giá thủy lực di động XDY 15 Hình 1.5 Giá khung di động GK1600/16/24HT 16 Hình 1.6 Giàn tự hành ZZ3200/16/26 17 Hình 1.7 Giàn tự hành Vinaalta 19 Hình 1.8 Tổ hợp giàn tự hành KDT1 20 Hình 1.9 Giàn tự hành GC1800/16/24 21 Hình 1.10 Tổ hợp giàn tự hành ANSH máy guồng bào 22 Hình 1.11 Giàn tự hành ZY3200/16/36 23 Hình 1.12 Giàn tự hành ZFY5000/16/28 25 Hình 1.13 Giàn tự hành ZF4400/16/28 26 Hình 1.14 Giàn tự hành ZQY3600/12/28 27 Hình 1.15 Sơ đồ lắp đặt cột chống giàn tự hành ZQY3600/12/28 29 Hình 2.1- Kết cấu giàn mềm GM 20/30 35 Hình 2.2- Kết cấu xà định hướng 36 Hình 2.3- Kết cấu xà 37 Hình 2.4- Cấu tạo xà phá hỏa 37 Hình 2.5- Cấu tạo xà 38 Hình 2.6- Cấu tạo cột chống 39 Hình 2.7- Cấu tạo kích đẩy xà 39 Hình 2.8- Sơ đồ thủy lực điều khiển giàn chống 40 Hình 2.9- Nguyên lý làm việc giàn mềm 42 Hình 2.10- Sơ đồ cơng nghệ khai thác cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm GM 20/30 42 Hình 2.11- Hình ảnh giàn mềm chống giữ 43 Hình 3.1- Mơ hình chống giữ giàn chống 47 Hình 3.2- Mơ hình giàn mềm 47 Hình 3.3- Mơ hình lực tác dụng lên giàn chống 49 Hình 3.4 - Mơ hình lực tác dụng lên giàn chống 53 Hình 3.5- Biểu đồ lực cắt momen giàn chống 56 Hình 3.6 Tiết diện điển hình xà vị trí momen lớn 57 Hình 3.7 Tiết diện cụ thể điển hình xà 60 Hình 3.8 Sơ đồ khối bước thực 61 Hình 3.9 Mơ hình tính tốn lực tác dụng lên giàn chống 61 Hình 3.10 Phân tích nhỏ chi tiết dạng lưới 62 Hình 3.11 Kết chuyển vị phần tử giàn 62 Hình 3.12 Kết ứng suất Von -Mises 63 Hình 3.13 Mơ hình lực tác dụng lên piston cột 64 Hình 3.14 Mơ hình phân tố tách từ phần tử ống 65 Hình 3.15 Mơ hình biểu đồ ứng suất ống 67 Hinh 3.16 - Liên kết giàn 70 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng đặc tính kỹ thuật giá thủy lực XDY 15 Bảng 1.2 Bảng đặc tính kỹ thuật giá khung di động GK1600/16/24HT 17 Bảng 1.3 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành ZZ3200/16/26 18 Bảng 1.4 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành Vinaalta 19 Bảng 1.5 Bảng đặc tính kỹ thuật tổ hợp giàn tự hành KDT1 20 Bảng 1.6 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành GC1800/16/24 21 Bảng 1.7 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành ANSH 22 Bảng 1.8 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành ZY3200/16/36 24 Bảng 1.9 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành ZFY5000/16/28 25 Bảng 1.10 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành ZF4400/16/28 26 Bảng 1.11 Bảng đặc tính kỹ thuật cột giàn ZF4400/16/28 27 Bảng 1.12 Bảng đặc tính kỹ thuật giàn tự hành ZQY3600/12/28 28 Bảng 1.13 Bảng đặc tính kỹ thuật cột giàn ZQY3600/12/28 28 Bảng 2.1- Bảng đặc tính kỹ thuật giàn mềm GM 20/30 45 Bảng 3.1 - Bảng thành phần hóa học thép 16Mn 51 Bảng 3.2 - Bảng tính thép 16Mn 51 Bảng 3.3 - Bảng thành phần hóa học thép C45 52 Bảng 3.4- Cơ tính thép C45 52 Bảng 3.5- Bảng giá trị diện tích tọa độ trọng tâm chi tiết 58 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong năm gần đây, Tập đồn Cơng nghiệp ngành Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) đặc biệt quan tâm đầu tƣ phát triển lĩnh vực chế tạo máy, thiết bị mỏ nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng ngành khai thác mỏ bƣớc thay thiết bị nhập ngoại, góp phần giảm chi phí đầu tƣ, nâng cao hiệu kinh doanh cho đơn vị sản xuất, đồng thời giúp tăng cƣờng lực, thúc đẩy phát triển đơn vị chế tạo khí Tập đồn Nhiều loại máy, thiết bị mỏ, sản phẩm phụ tùng khí đƣợc đơn vị nƣớc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công áp dụng vào thực tế sản xuất, mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật lớn Trong thiết bị chống giữ thủy lực sử dụng hầm lò đặc biệt đƣợc quan tâm, trọng thiết bị có ứng dụng nhu cầu sử dụng lớn Các thiết bị chống giữ thủy lực, trƣớc phần lớn phải nhập từ nƣớc với giá thành cao Các đơn vị sử dụng thƣờng bị động phụ thuộc vào nhà cung cấp bảo dƣỡng, sửa chữa, thay linh kiện, phụ tùng Để đảm bảo sản xuất liên tục thƣờng phải mua dự phòng thiết bị, phụ tùng với số lƣợng lớn, gây tồn kho ảnh hƣởng tới hiệu hoạt động sản xuất đơn vị Hiện Tập đồn Cơng nghiệp ngành Than - Khống sản Việt Nam (TKV) có nhiều lị chợ xiên chéo, để khai thác tối ƣu lị chợ xiên chéo cần sử dụng giàn mềm Mỗi loại giàn mềm phù hợp với điều kiện mỏ định chiều dày nhƣ góc dốc Mỗi loại giàn mềm lại phù hợp với chiều dày vỉa định, góc dốc vỉa ảnh hƣởng lớn đến điều kiện làm việc giàn Vì việc nghiên cứu xác định thông số hợp lý giàn mềm GM 20/30 dùng khai thác than hầm lị có chiều dày vỉa trung bình, góc dốc 45 độ cần thiết 62 Hình 3.10 Phân tích nhỏ chi tiết dạng lưới Hình 3.11 Kết chuyển vị phần tử giàn 63 Hình 3.12 Kết ứng suất Von -Mises Qua kết tính tốn phân tích phần mềm thấy: Ứng suất lớn phần tử  max = 268,9 MPa < [  ] , chuyển vị lớn phần tử khung giàn: u= 0,34 mm giới hạn cho phép, phù hợp so với quy chuẩn QCVN 03:2017/BCT 3.3.2 Tính tốn kích thƣớc xilanh 3.3.2.1 Xác định đƣờng kính ống xilanh: Do thiết kế phần nối cột đế nhƣ xà giàn tự hành có dạng hình chỏm cầu, “tự lựa” q trình vận hành Khi tính tốn coi cột chịu lực nén tâm chịu tác động lực dọc trục, mơ hình lực tác dụng lên xilanh giàn tự hành nhƣ hình 3.13: 64 Hình 3.13 Mơ hình lực tác dụng lên piston R- Lực tác dụng lên đầu piston; D- Đƣờng kính xilanh; d- Đƣờng kính cần piston A1- Diện tích làm việc phía đế cột; A2- Diện tích mặt cắt ngang cần piston F1- Lực đẩy xilanh theo chiều tiến cần piston; F2- Lực đẩy xilanh theo chiều lùi cần piston; P- Áp suất làm việc xilanh Cấp nguồn thủy lực cho cột sử dụng hệ thống bơm dung dịch nhũ hóa có áp suất làm việc Plv = 20 MPa Trong trình làm việc cột chịu lực lớn chịu nén áp suất lớn cột P = 22 MPa, q trính tính tốn, lấy áp suất làm việc 1,5 lần áp suất làm việc lớn xilanh: P = 1,5·Pmax = 33MPa, lực chống cột đạt đƣợc F3 = 650/3 = 216,67 kN Diện tích tiết diện ngang lịng xilanh: A1    D2 , m (3.15) Lực chống xilanh chịu lực nén lớn là: F3  A1  P, kN (3.16) Theo (3.15) (3.16) đƣờng kính xilanh đƣợc xác định nhƣ sau: D  F3 , m  P D  216, 67 103  0, 0914 m   33 106 Thay số ta có: Nhƣ lựa chọn đƣờng kính xilanh: D = 100 mm (3.17) 65 3.3.2.2 Xác định chiều dày thành ống xilanh: Ống xilanh đƣợc chế tạo vật liệu thép ống St52 theo tiêu chuẩn DIN2393 có thành phần tính nhƣ bảng 3.6: Bảng 3.6 Cơ tính thép St52 Loại thép St52 Giới hạn chảy σt, N/mm2 Khi chiều dày, mm < 16 > 16 355 345 Giới hạn bền σb, Độ dãn dài N/mm2 A, % 490÷630 22 Lấy giới hạn bền thép chế tạo ống xilanh là: σ b = 490 MPa, giới hạn chảy σt = 355 MPa làm liệu tính tốn Tính chiều dày thành ống xilanh theo điều kiện làm việc dƣới áp suất làm việc 1,5 lần áp suất làm việc lớn xilanh: P = 1,5·P max Tính tốn chiều dày thành ống xilanh ta xét ống dày hình trụ trịn có bán kính r, bán kính ngồi R, chịu áp suất p Hình 3.14 Mơ hình phân tố tách từ phần tử ống Xét ống dày bán kính r, bán kính ngồi R = r+t, áp suất bên Pa; áp suất bên Pb Tách từ ống dày phân tố ABCDEFGH (hình 3.14) bị giới hạn mặt sau đây: 66 Hai mặt cắt ngang (ABFE) (DCGH) vng góc với trục cách khoảng dz nhỏ Hai mặt phẳng xuyên tâm (ABCD) (EFGH) chứa trục ống hợp với góc nhỏ dθ Hai mặt trụ đồng tâm (ADHE) (BCGF) có bán kính r r + dr Vì tải trọng hình dạng ống đối xứng nên ứng suất biến dạng đối xứng qua trục ống không đổi theo dọc trục Do tính chất nên ống bị biến dạng góc vng mặt (ABCD) (EFGH) khơng đổi, mặt khơng có ứng suất tiếp mà có ứng suất pháp theo phƣơng tiếp tuyến t Nhƣ mặt (ABCD) (EFGH) mặt Theo định luật đối ứng mặt (ADHE) (BCGF) khơng có ứng suất tiếp mặt mặt Ứng suất pháp mặt trụ (ADHE) ứng suất pháp hƣớng tâm r Cũng tính chất đối xứng nói nên ứng suất pháp r t phụ thuộc vào bán kính r từ trục ống đến điểm xét ứng suất Xét cân lực phần tử ống Lamer đƣa cơng thức tính tốn giá trị r, t nhƣ sau (công thức Lamer): b2 a2 )  P  b  (1  ) b r2 r2 r  b2  a b2 a2 2 Pa  a  (1  )  Pb  b  (1  ) r r t  b2  a Pa  a  (1  (3.18) Nhìn vào cơng thức dễ dàng thấy r ln ln âm, cịn t dƣơng âm tùy thuộc vào Pa Pb Xét ống dày bán kính r, bán kính ngồi R = R+t, áp suất bên Pa; áp suất bên Pb = Theo công thức Lamer ứng suất theo phƣơng bán kính phƣơng vịng phần tử ống có bán kính a xác định theo cơng thức: 67 P  r2 R2  (1  ) R2  r a2 P  r2 R2    2  (1  ) R r a  r (3.19) Ứng suất tƣơng đƣơng, theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn (tiêu chuẩn ứng suất tƣơng đƣơng Tressca) phải không vƣợt giá trị ứng suất cho phép để ống đủ bền [5]  td   r       a) (3.20) b) Hình 3.15 Mơ hình biểu đồ ứng suất ống Theo biểu đồ ứng suất hình 3.15 ta thấy a = r ứng suất tƣơng đƣơng lớn nhất:  td   r      P  R2    R2  r (3.21) Thay R = a + t vào (3.20) ta xác định đƣợc chiều dầy thành ống xilanh nhƣ sau:  t  r       1     P  đó: r - Bán kính ống xilanh, mm; (3.22) 68 t - Chiều dày thành ống xilanh, mm; P - Áp suất tính toán cho chiều dày ống xilanh, P = 1,5·Pmax = 33 MPa; [σ] - Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo ống xilanh, MPa Theo công thức (3.21) ta có xilanh làm việc an tồn khi:  P  R2 max  td   2    R r (3.23) Xét trƣờng hợp đặc biệt chiều dày thành ống xilanh t hay ta có: R = r + t , để đảm bảo điều kiện an tồn ta phải có: (    Rlim   P  R2 )  2 P R2  r (3.24) Nhƣ với chiều dày xilanh xilanh chịu lực áp suất giới hạn là: P   (3.25) Đối với ống xilanh thép St52 có σb = 490 MPa, ta có:     b 490   326, 67 MPa  1,5 (3.26) η: Hệ số điều kiện làm việc, lấy η = 1,5 Thay số liệu vào công thức (3.22) ta tính đƣợc chiều dày tối thiểu ống xilanh là:   326, 67 t  50    1  326, 67  2.33  t ≥ 5,97 (mm) Căn vào kích thƣớc loại ống xilanh thị trƣờng, lựa chọn ống xilanh có đƣờng kính ngồi Dn = 114 mm, đƣờng kính Dt = 100 mm, chiều dày t = mm 3.3.2.3 Xác định đƣờng kính ngồi cần piston: Do cột chịu lực đẩy, trình thu cần piston tự trọng xà giàn tự hành áp suất trạm bơm dung dịch, đƣờng kính cần 69 piston đƣợc lựa chọn để khả chịu ổn định lớn Với đƣờng kính thân xilanh Dt = 100 mm chọn đƣờng kính cần piston là: dn = 70 mm 3.3.2.4 Kiểm tra độ ổn định xilanh: Kết cấu xilanh thủy lực có khả chịu kéo/nén tâm tốt nhƣng khả chịu uốn cán/vỏ xilanh kém, xilanh duỗi Vì cần kiểm tra điều kiện ổn định chịu nén xilanh Theo lý thuyết tính tốn, với có độ mảnh lớn (có   0), trị số lực tới hạn chịu nén đƣợc xác định theo công thức Euler: Pth   EI L2k (kN) (3.27) Với có độ mảnh nhỏ (có  < 0), trị số lực tới hạn đƣợc xác định theo công thức Tetmajer: F d *  * (355  0,62 *  ) * (3.28) đó: E - Modun đàn hồi vật liệu (MPa); Imin - Mô men quán tính nhỏ diện tích nguyên mặt cắt ngang (MPa); Lk - Chiều dài quy đổi nén; Lk  .L0 (m);  - Hệ số qui đổi chiều dài phụ thuộc vào liên kết hai đầu thanh, đƣợc xác định theo phƣơng pháp định vị xilanh; Theo kết cấu làm việc, định vị hai đầu xilanh gối tựa gối xoay xác định chiều dài quy đổi nén là: Lk= L Độ mảnh cột chống xác định theo công thức:   Lk Thay số ta có:  = 58,6; L A2 4 k ; I d 70 Độ mảnh vật liệu chế tạo cần piston là: 0   E  65,7 ; 0,8. b Vậy ta có  = 58,6< 0 = 65,7 lực tới hạn xác định theo công thức (3.28): F d *  * (355  0,62 *  ) = 613,2 kN * - Lực chống lớn xilanh: Fmax   R P = 224,5 kN Nhƣ xilanh đẩy xà có lực chống tới hạn lớn lực nén lớn cần piston áp suất làm việc lớn nhất, xilanh đảm bảo điều kiện ổn định (hệ số an toàn ổn định 2) 3.3.3 Tính tốn, xác định xích, chốt: Các giàn mềm đƣợc liên kết với xích thơng qua chống giữ, giàn liên kết với giàn bên chiều dài ba mắt xích; xà 01 sợi, xà phá hỏa 02 sợi Theo sơ đồ công nghệ khai thác lị chợ đƣợc bố trí dốc xích có tác dụng kéo, giữ liên kết giàn tránh giàn xô lệch, trôi trƣợt xuống chân lị chợ Vì xích chốt giữ xích ln chịu 350 350 tải trọng lớn Tiến hành tính tốn, lựa chọn xích liên kết: Hinh 3.16 - Liên kết giàn 71 Lựa chọn chi tiết liên kết nhƣ sau: Tính tốn độ bền chi tiết nối theo đặc tính kỹ thuật giàn chống, xích chịu kéo lực theo phƣơng vỉa: P= 650 kN 3.3.3.1 Tính tốn, lựa chọn thơng số xích liên kết Chọn vật liệu sử dụng chế tạo xích thép 40Cr có giới hạn chảy 921 MPa Xích đƣợc tính tốn, lựa chọn phải thỏa mãn điều kiện bền [6]:  P.k d    m A n (3.29) đó: P - Lực theo phƣơng vỉa (theo đặc tính giàn), P= 650 kN kd - Hệ số tải động, kđ = 1,2 m - Số xích chịu kéo đồng thời, m= A - Diện tích mặt cắt ngang xích n - Hệ số an tồn xích, n= theo TCVN 8774:2012 [σ], Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo, [σ]= 0,9.σc= 828,9 MPa Thay giá trị vào công thức (3.29) ta có:     828,9  138,15 n (MPa) Công thức (3.29) trở thành: 650.103.1,   138,15 (MPa) 6.A Hay 650.103.1, A (m2 ) 6.138,15 2. D  940 (mm2 ) Từ suy ra: A > 940 (mm ) hay Giải phƣơng trình ta đƣợc D > 24,5 (mm) Dựa vào thị trƣờng ta chọn xích Ø26x92 theo tiêu chuẩn GOST 2319-55 72 3.3.3.2 Tính tốn, lựa chọn thơng số chốt nối Chốt giữ xích: Chọn vật liệu chế tạo thép 45 theo GOST 1050-88 Giới hạn bền vật liệu b= 600 (MPa) Chốt đƣợc tính tốn, lựa chọn phải thỏa mãn điều kiện bền [6]:  Q y S I t w    (3.30) Với chi tiết trụ tròn, ứng suất lớn theo cơng thức (30) có dạng: Qy    F  Max  (3.31) Trong đó: Qy - Lực cắt chi tiết, kN F - Diện tích mặt cắt ngang chốt, mm2 F  D (3.32) [τ] - Ứng suất tiêu chuẩn vật liệu     v  c = 313,3 MPa σv - Cƣờng độ tính tốn chịu cắt thép, σv= 0,58.σb γc - Giá trị hệ số điều kiện làm việc γc= 0,9 Tải trọng chịu cắt chốt là: Qy  P 650  (kN ) 3 Thay giá trị vào cơng thức (3.31) ta có:  max 650.103 2600       313,3 ( MPa) 3 F 9.F Hay 2600.103 2600.103 F   0,922 (m2 ) 9.[ ] 9.313,3 Thay số vào cơng thức (3.32) ta có D ≥ 24,22 (mm) Từ ta chọn chốt giữ xích đƣờng kính 25 mm 73 3.4 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CHƢƠNG Trên sở nguyên lý điều kiện làm việc giàn mềm GM20/30, chƣơng lập mô hình tính tốn, xác định thơng số hợp lý giàn mềm là: - Thơng số hợp lý kết cấu giàn mềm: chiều dày gân bao - Thông số hợp lý thông số xilanh điều khiển xà đuôi - Thông số hợp lý tiết diện xích liên kết chốt nối Qua có kiểm định lại phần mềm 3D để đƣợc vị trí tập chung ứng suất lớn nhất, vị trí có chuyển vị lớn nhằm đƣa đƣợc biện pháp tăng bền cho giàn mềm 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua trình nghiên cứu, thực luận văn, nêu kết luận: - Giàn mềm thiết bị chống giữ có nhiều ƣu điểm, nhiều tính phù hợp với công nghệ khai thác vỉa dốc, chiều dày trung bình cần phải nghiên cứu tính tốn để phục vụ sản xuất - Trên sở kết cấu, nguyên lý làm việc giàn mềm, luận văn lập mơ hình tính tốn, xác định thông số hợp lý tƣơng ứng với điều kiện làm việc thực tế khai thác mỏ hầm lị - Việc tính tốn đƣợc tiến hành sở lý thuyết áp dụng phƣơng pháp đại nên kết đạt đƣợc tin cậy – làm sở cho việc thiết kế, chế tạo giàn mềm theo điều kiện làm việc khác nhau, đồng thời sở để lựa chọn phạm vi áp dụng, lựa chọn thông số vận hành hợp lý, nâng cao hiệu sản xuất Bản luận văn nêu đƣợc thông số hợp lý giàm mềm là: - Thơng số hợp lý kết cấu giàn mềm: chiều dày gân bao - Thông số hợp lý thông số xilanh điều khiển xà đuôi - Thông số hợp lý tiết diện xích liên kết chốt nối Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo giàn mềm nhu cầu tiềm áp dụng nƣớc ta lớn, đặc biệt Mỏ hầm lò khu vực ng Bí – Quảng Ninh Tiếp tục nghiên cứu, khai thác phần mền Autodesk Inventor, kết hợp với phần mền tính tốn (Microsoft Excel) để tính tốn đƣa mơ hình 3D, kiểm nghiệm bền cách tự động đƣa đầy đủ thông số đầu vào 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Địch (2004), Sổ tay công nghệ chế tạo máy Nghiêm Hùng (1999), Vật liệu học, Giáo trình, Trƣờng ĐHBK Hà Nội Nguyễn Văn Kháng (2011), Cơ sở khí - Máy thiết bị mỏ, Giáo trình, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Đoàn Văn Kiển, Nguyễn Anh Tuấn nnk (2008), Nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ giới hố khai thác thiết kế, chế tạo loại giàn chống tự hành phù hợp áp dụng điều kiện địa chất vỉa dày độ dốc đến 350 vùng Quảng Ninh Đề tài thuộc Chƣơng trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nƣớc giai đoạn 2006-2010 Viện KHCN Mỏ: Hà Nội Nhữ Phƣơng Mai (2009), Lý thuyết đàn hồi, NXB Giáo dục Việt Nam Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vƣợng, Sức bền vật liệu, NXB Giáo dục Việt Nam Đỗ Mạnh Phong, Vũ Đình Tiến (2007), áp lực mỏ hầm lị, Giáo trình, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Trần Văn Thanh (2009), Công nghệ khí hóa khai thác than hầm lị, Giáo trình, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hà Văn Vui, Nguyễn Sáng, Phan Đăng Long (2006), Sổ tay thiết kế khí tập 1, 2, 3, Nhà xuất KHKT 10 Nguyễn Văn Vƣợng (2003), Sức bền vật liệu, Giáo trình, Trƣờng ĐHBK Hà Nội 11 QCVN 01:2011/BCT (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an tồn khai thác than hầm lị 12 QCVN 03:2017/BCT (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an tồn chống thủy lực sử dụng mỏ than hầm lò 13 TCVN 3901-84 (1984), Xilanh thủy lực - Công tác nghiệm thu 76 phương pháp thử 14 Tiêu chuẩn DIN ISO 6022/2 - Thiết kế xy lanh 15 Viện KHCN Mỏ- Vinacomin (2015), Dự án đầu tư áp dụng thử nghiệm cơng nghệ khai thác lị chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm ZRY Công ty than Hồng Thái - TKV 16 综采技术手册-第六章-压支架实际工作阻力计算及 主 要 部 件 受 力 核 算 17 Standard for certification No.2.9 (2009), Hydraulic cylinders ... lị chợ có chiều cao khấu từ 2,02,2 m Giàn tự hành đƣợc lắp đặt áp dụng lị chợ Cơng ty than Khe Chàm Giàn tự hành đƣợc Viện KHCN Mỏ nghiên cứu thiết kế nhằm chế tạo nội địa hố có đặc tính kỹ... đơn tổ hợp (d) Giàn tự hành cho vỉa dốc thoải đến nghiêng (e) Giàn tự hành áp dụng cho vỉa dốc nghiêng (h) Tổ hợp giàn tự hành áp dụng cho vỉa mỏng, dốc (g) Giàn tự hành áp dụng cho vỉa dốc đứng... đơn vị thực cơng trình nghiên cứu, lựa chọn công nghệ khai thác vỉa dốc phối hợp với chuyên gia nƣớc ngoài, mỏ hầm lò triển khai áp dụng kết nghiên cứu vào thực tế sản xuất, nhƣ cơng nghệ giới