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

úc đẩy phát triển cho các đơn vị chế tạo cơ khí của Tập đoàn. Cho đến nay, một số loại máy, thiết bị mỏ trong đó có nhiều loại giàn chống đã được các đơn vị trong nước nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công và áp dụng vào thực tế sản xuất, mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật lớn. Trên cơ sở kết quả áp dụng thành công công nghệ khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm tại một số lò chợ trong Tập đoàn, từ kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc trên 45o”, Viện KHCN Mỏ phối hợp cùng các đơn vị cơ khí trong TKV chế tạo 06 bộ giàn mềm GM20/30 với tỷ lệ nội địa hóa trên 80% giá trị thiết bị. Thông số kỹ thuật thử nghiệm tương đương loại nhập khẩu của nước ngoài. Tuy nhiên, các sản phẩm giàn mềm mới ở dạng sản xuất, thử nghiệm đơn lẻ, cần có đánh giá thử nghiệm giàn chế tạo áp dụng cho cả một lò chợ để đánh giá tổng hợp, đầy đủ hơn về các yếu tố, tiêu chí kỹ thuật, tính ổn định của sản phẩm phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể của mỗi lò chợ, làm cơ sở cho việc sản xuất thương mại và áp dụng rộng rãi trong các mỏ than hầm lò. Trên cơ sở đó, Viện KHCN Mỏ, Công ty CP Cơ khí Mạo Khê đề xuất thực hiện 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”. Dự án kế thừa kết quả đề tài nghiên cứu và tập trung vào giải quyết các nội dung: - Hoàn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm đáp ứng tiêu chuẩn thiết bị chống giữ trong hầm lò, có đặc tính tương đương loại sản xuất tại 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 hoá hơn 90% về giá trị, 99% về 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 và phát triển các loại giàn mềm khác. Trong quá trình thực Dự án, Viện đã phối hợp Công ty CP Cơ khí Mạo Khê, Công ty CP Công nghiệp Ô tô chế tạo thành công 624 bộ giàn chống GM 20/30, đưa vào áp dụng thử nghiệm trong lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60, khu Tràng Khê, mỏ Tràng Bạch để theo dõi đánh giá hoạt động thực tế của giàn. 2. Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật giàn mềm GM 20/30 Giàn chống mềm GM 20/30 là loại giàn chống dạng che chắn, có thể tự di chuyển nhờ tải trọng đất đá phía trên giàn. HOÀN THIỆN THIẾT KẾ CHẾ TẠO GIÀN MỀM GM 20/30, SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP CHO CÁC MỎ HẦM LÒ Tóm tắt: Bài báo 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. TS. Đào Hồng Quảng ThS. Đoàn Ngọc Cảnh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin ThS. Nguyễn Hải Long, ThS. Đặng Văn Phối Công ty CP Cơ khí MạoKhê – Vinacomin Biên tập: TS. Tạ Ngọc Hải 46 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG 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 năng thích nghi cao. Trong lò chợ các giàn được ghép thành tổ hợp liên kết với nhau bằng dây xích, có tác dụng che kín hoàn toàn không gian làm việc, khai thác bên dưới giàn. Quá trình khai thác tiến gương lò chợ, giàn chống có thể tự di chuyển, thay đổi chiều rộng chống giữ lò chợ trong một phạm vi nhất định và đảm bảo an toàn cho công nhân khai thác. Cấu tạo và đặc điểm kỹ thuật chính của giàn mềm GC 20/30 như sau: TT Tên gọi Đơn vị Giàn trị 1 Chiều rộng của xà giàn mm 320 2 Khe hở giữa các xà giàn chống mm ≥ 30 3 Chiều dày khai thác lớn nhất m 3 4 Chiều dày khai thác nhỏ nhất m 2 5 Góc dốc vỉa độ 45¸75 6 Kích điều khiển xà đuôi ĐK100/70 x 370 7 Cột chống phụ GK110/98.00/1 8 Khoảng cách tâm giữa hai giàn mm 350¸370 9 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 Dầu nhũ hóa Trên cơ sở đặc điểm kết cấu giàn, điều kiện áp dụng, Đề tài đã tính toán, thiết kế hoàn chỉnh giàn mềm GM 20/30 với sự hỗ trợ của phần mềm thiết kế chuyên dụng. Bộ hồ sơ thiết kế đã được Cục kỹ thuật An toàn & Công nghiệp - Bộ Công Thương xét duyệt, cho phép chế tạo và thử nghiệm trong môi trường hầm lò. Các đặc tính kỹ thuật của giàn chống được thể hiện trong bảng 1. 3. Công tác hoàn thiện thiết kế, chế tạo, thử nghiệm công nghiệp sản phẩm 3.1. Công tác hoàn thiện thiết kế Hình 1: Kết cấu chính giàn mềm GM 20/30 1. Xà định hướng; 2. Xà nóc; 3. Xà phá hoả; 4. Xà đuôi; 5. Kích điều khiển xà đuôi; 6. Cột chống phụ; 7. Cụm van điều khiển Thông số kỹ thuật giàn mềm GM 20/30 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 47 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Trên cơ sở kết quả áp dụng thử nghiệm giàn mềm của đề tài nghiên cứu tại Hồng Thái, Dự án đã tham khảo ý kiến của đơn vị sử dụng,nhằm nâng cao chất lượng, độ tin cậy, sự thuận tiện trong quá trình vận chuyển, lắp đặt giàn trong TT Theo đề tài nghiên cứu Thiết kế Trước Điều chỉnh 1 Điều chỉnh thiết kế thay chốt trụ, cố định bằng kẹp U sang chốt côn có quai, cố định bằng chốt chẻ chống kẹt và thuận tiện cho công tác tháo lắp 2 Gối trung gian đúc có vách ngăn với lỗ xuyên tròn để lắp chốt thay bởi gối đúc không vách, có lỗ côn giúp tháo lắp thay xích dễ dàng, không bị kẹt, hỏng chốt 3 Thay đổi liên kết xà nóc và xà phá hỏa từ dạng bích - bu lông sang kết nối khóp xoay - chốt đảm bảo về kết cấu và thuận tiện tháo, lắp giàn do không bị kẹt hỏng bu lông trong quá trình sử dụng. 4 Thay đổi kết cấu tấm treo van từ dạng tấm sang dạng uốn góc giúp che chắn bảo vệ van khỏi đát đá phá hỏa do mìn trong quá trình làm việc. 5 Thiết kế thêm ốp bảo vệ đường ống dẫn dịch và ống che bảo vệ cần piston khỏi đá bắn trong quá trình sử dụng để nâng cao chất lượng sử dụng sản phẩm điều kiện thực tế của mỏ. Một số nội dung thiết kế đã được nhóm nghiên cứu cải tiến hoàn thiện như trong bảng tổng hợp. 3.2. Công tác hoàn thiện công nghệ chế tạo 48 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ 6 Thiết kế bổ sung gân tăng cứng ngang dọc theo chiều dài xà nóc và xà phá hỏa giúp tăng độ bền, độ ổn định giàn. 7 Thiết kế bổ sung tay cầm cho cột chống để thuận tiện trong lắp đặt vận chuyển 1145 1580 ? 1 1 0 ? 1 2 7 - Với qui mô chế tạo công nghiệp, dây chuyền sản xuất đã được sắp xếp, tổ chức hợp lý, phân chia theo nhóm nguyên công chuyên biệt như: nhóm chuyên cắt phôi, chuẩn bị nắn sửa phôi; nhóm dựng và gá hàn; hàn ghép hoàn thiện và chỉnh sửa sau gia công; - Sử dụng tối đa các thiết bị hiện đại sẵn có của 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 chính xác, chất lượng gia công và nâng cao năng suất chế tạo. Các nội dung nghiên cứu trên đã 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 và thực tế năng lực các đơn vị chế tạo. 3.3. Công tác thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm Từ đầu năm 2019 sản phẩm của Dự án gồm 429 bộ giàn mềm GM 20/30 đã được lắp đặt, đưa vào chống khai thác tại 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 trong nước đã làm việc ổn định, đáp ứng đúng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ (tương tự lò chợ cùng loại sử dụng giàn mềm ZRY nhập khẩu); - Các thông số kỹ thuật cơ bản của giàn mềm chế tạo bao gồm: chiều cao chống giữ, hành trình di chuyển, chuyển động của các cơ cấu, khả năng chống giữ đúng theo thông số, đặc tính kỹ thuật thiết kế của giàn. Tổ hợp liên kết các giàn hoạt động đồng bộ, ổn định, đơn giản trong thao tác vận hành; - Kết cấu cơ khí của giàn liên kết chắc chắn, di chuyển cơ động, nhẹ nhàng, không bị biến dạng cong vênh, nứt vỡ do khuyết tật hàn. - Hệ thống thủy lực: + Các bộ phận điều khiển van, khóa thủy lực trong hệ thống hoạt động đúng chức năng, kết cấu bền vững, chắc chắn, không cong vênh, biến dạng, bị oxy hóa hoặc han rỉ. Không có lỗi hư hỏng mất điều khiển làm ảnh hưởng tới an toàn cả hệ thống; + Các loại gioăng, phớt đảm bảo độ bền, kín khít; + Cột, kích thủy lực của giàn: được trang bị lớp che bảo vệ, lực chống ổn định, đúng chức năng theo thiết kế, không có hiện tượng tụt, mất áp bất thường, biến dạng cong hỏng, rò rỉ dịch. Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động của lò chợ, với số lượng sử dụng hàng trăm giàn mềm làm việc trong điều kiện chống với tải trọng lớn, biến đổi, môi trường ẩm thấp, độc hại có xuất hiện một số lỗi hỏng về thiết bị, cụ thể như: - Một số gối bắt kích đẩy trên xà đuôi có hiện tượng bong mối hàn do có khuyết tật xỉ hàn, độ ngấu kém; - Có hiện tượng rò rỉ dịch qua gioăng làm kín tại vị trí kết nối, đầu tóp ống; bao che cần piton bị hư hại do bắn đá. Một số chốt liên kết xà nóc, xà dẫn hướng bị cong. Một số van điều khiển có hiện tượng thông dịch giữa các khoang, làm ảnh hưởng tới chức năng điều khiển kích thủy lực của giàn. Phân tích đánh giá chung cho thấy: đa phần các hư hại của thiết bị trong quá trình làm việc của giàn mềm là lỗi phát sinh thông thường với lò chợ sử dụng dây chuyền thiết bị. Một số lỗi do chất lượng chế tạo. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả sử dụng, thuận tiện cho công tác vận hành, KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 49 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Completion of design and manufacture of gm 20/30 soft support, industrial production for underground coal mines 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 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 cần tiếp tục hoàn thiện nâng cao hơn nữa độ ổn định, chất lượng sản phẩm chế tạo: - Điều chỉnh kích thước, biên dạng xà đuôi nhằm tăng cường độ cứng gối bắt kích và thuận tiện cho dịch chuyển thiết bị; - Điều chỉnh thiết kế bộ che bảo vệ van để tăng độ cứng, chống biến dạng do đá bắn khi nổ mìn; - Thiết kế điều chỉnh lõi tay van điều khiển (cối nhựa thay bởi cối đồng, bi thép thay bởi bi inox) để cải thiện chất lượng, chống thông dịch giữa các khoang điều khiển; Điều chỉnh áp suất đặt van an toàn phù hợp thực tế sử dụng 4. Kết luận - Giàn mềm GM20/30 đã được nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện thiết kế, sản xuất với qui mô công nghiệp và đưa vào thử nghiệm tại lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng Bạch. Qua theo dõi thực tế, sản phẩm đã làm việc ổn định, tin cậy, phù hợp điều kiện thực tế của lò chợ áp dụng. Các thông số kỹ thuật tương đương sản phẩm cùng loại nhập khẩu của 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 và tiếp tục khả năng mở rộng sản xuất sang các loại giàn mềm khác, chủ động thay thế loại giàn mềm còn đang nhập khẩu./. Tài liệu tham khảo: 1. Đoàn Ngọc Cảnh (2017), Báo cáo tổng kết đề tài ”Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc trên 45o”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin. 2. Đào Hồng Quảng, Nguyễn Hải Long (2019), Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử nghiệm:“Hoàn thiện 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”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin và Công ty CP Cơ khí Mạo Khê- Vinacomin.