Giáo trình Thiết bị mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của giáo trình Thiết bị mỏ hầm lò tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: máy bốc xúc; công tác cơ giới hóa trong khai thác ngầm; máy khấu than; thiết bị chống giữ trong lò chợ; các phương pháp cơ giới hóa khai thác than trong lò chợ; giàn chống thủy lực;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Ch-ơng 8 máy bốc xúc 8.1 Cụng dụng, cấu tạo và đặc tớnh kỹ thuật

8.1.1 Cụng dụng

Máy xúc càn gầu quay là loại máy cỡ lớn sử dụng trong hầm lò Máy có càn gầu thẳng khi làm việc quay quanh một bản lề đ-a gầu xúc nâng lên đổ quặng Vì vậy thời gian thực hiện một chu kỳ xúc ngắn nên năng suất lớn hơn máy xúc cán gầu lăn

8.1.2 Cấu tạo chung

Hình 8 - 1: Cấu tạo chung máy xúc 1H - 5 1- Khung di chuyển

2- Gầu xúc

3- Cán gầu

4- Hệ thống tải trung gian

5- Xích nâng hạ gàu và xích làm cữ cho cán gầu

6- Hệ thống truyền động chính

7- Hai tay điều khiển nâng hạ gầu

8- Bàn đạp điều khiển di chuyển

8.2 Sơ đồ động học

8.2.1 Bộ phận bốc xúc ( Hình 8 - 1)

đ-ợc bắt giữ với cán gầu nhờ bản lề quay 11, phía trên hàn 2 tai để cố định xích kéo gầu

- Cán gàu có dạng hình thang đáy lớn bắt giữ với gầu xúc bằng bản lề 11 Đáy nhỏ bắt giữ với bệ máy bằng 1 khớp kép có 2 bản lề để cho phép cán gầu quay nâng hạ và mở rộng tiết diện xúc

+ Bản lề ngang cho phép cán gầu quay trong mặt phẳng đứng

+ Bản lề đứng cho phép cán gầu quay trong mặt phẳng ngang

- Các lò xo giảm chấn gồm có:

+ Lò xo giảm chấn cho đáy gầu

+ Lò xo giảm chấn cho cán gầu

+ Lò xo cữ cho gầu xúc

3.2.2 Bộ phận nâng hạ gầu.( Hình 8-2)

Để truyền chuyển động tới 2 tang quấn xích 13, 13’ bộ phận gồm:

- Xích kéo gầu: là loại xích vòng gồm hai sợi, mỗi sợi một đầu cố định tang quấn xích đầu kia cố định với tai gầu

- Xích làm cữ cho gầu xúc: Xích này cũng là loại xích vòng Đầu trên cố

địng với bệ máy bằng chốt Đầu d-ới cố định với cán gầu bằng vít tăng Ng-ời ta điều chỉnh khi gầu ở vị trí xúc xích căng ra hết để làm cữ

- Hệ thống dẫn động: Nhận truyền động từ động cơ M1, truyền qua hộp giảm tốc bánh răng trung gian tới trục IV tới bánh xích chủ động 24 đ-ợc lắp ở đầu phía ngoài của trục truyền qua hệ thống xích lai 25 ở s-ờn máy tới trục V để truyền tới hai hộp giảm tốc hành tinh có cấu tạo hoàn toàn giống nhau Gồm:

Bánh răng chủ động 10 và 10’, các bánh hành tinh 11 và 11’, bánh ngoại luân

12 và 12’ được cố định với hai bánh xe phanh, khung hành tinh K và K’ cố định với tang quấn xích 13 và 13’

Hai phanh F1 và F2 làm việc độc lập với nhau

a Điều khiển nâng gầu: Tr-ớc khi nâng gầu phải điều chỉnh cho tâm gầu và cán gầu về trùng với tâm của máy Đồng thời xiết hai phanh F1, F2 bánh 12,12’ trở thành bánh định tinh.Truyền động từ bánh chủ động 10 và 10’ làm các bánh 11,11’ có truyền động hành tinh đưa khung hành tinh K và K’ tang quấn xích 13,13’ quay cùng chiều bánh chủ động quấn 2 dây xích để đưa gầu

từ vị trí xúc lên vị trí đổ quặng

b Điều khiển hạ gầu: Khi gầu xúc đổ hết quặng vào hộc chứa thì buông cả 2 phanh ra Hai hộp giảm tốc ở trạng thái tự do Nhờ sức bật của lò xo giảm chấn đẩy

gầu và cán gầu quay ng-ợc trở lại để hạ gầu , khi đó xích đ-ợc dài ra Nhờ xích làm cữ mà gầu xúc không bị nện xuống nền lò

điều khiển máy di chuyển lùi

- Hộp giảm tốc hành tinh điều khiển máy di chuyển tiến B

Gồm:

Bánh răng chủ động 6, các bánh xe hành tinh 7, bánh ngoại luận 8, khung hành tinh K cố định với trục rỗng, bánh ngoại luân 8 cố định với bánh xe phanh

- Hộp giảm tốc hành tinh điều khiển máy di chuyển lùi A:

Gồm:

Bánh răng chủ động 6’; Bánh răng hành tinh 7’; Bánh răng ngoài luân 8’, Khung hành tinh K’ cố đinh với bánh xe phanh Bánh ngoại luân 8’ cố định với trục rỗng 22

- Trục rỗng 22 nằm giữa hai hộp giảm tốc bánh xe hành tinh điều khiển di chuyển, trục rỗng quay tựa trên trục IV nhờ 4 vòng bi cầu Bên ngoài trục rỗng cố

định với 2 bánh xích chủ động 23 nhờ sự ăn khớp của xích để truyền động tới 2 bánh xích bị động 9 và 9’ từ đó truyền chuyển động đến hai trục bốn bánh goòng

- Hai phanh F và F’ làm việc ngược chiều nhau đ-ợc thực hiện bằng 1 bàn

đạp

a Điều khiển máy di chuyển tiến:

- Đạp bàn đạp 21 về phía tr-ớc phanh F xiết lại, phanh F’ nới ra Truyền động

từ trục IV qua hộp giảm tốc hành tinh điều khiển máy tiến khi đó bánh 8 trở thành bánh định tinh làm cho các bánh 7 có chuyển động hành tinh đ-a khung hành tinh

K mang trục rỗng quay cùng chuyển với bánh chủ động 6 qua 2 bánh xích chủ

động 23, hệ thống xích, bánh xích bị động 9,9’ truyền tới 2 trục của 4 bánh goòng

đ-a máy di chuyển tiến

b Điều khiển máy di chuyển lùi:

Truyền động từ trục IV qua hộp giảm tốc hành tinh di chuyển lùi khi đó K’

đứng im, các bánh 7’ có chuyển động trung gian , đẩy bánh 8’ quay ngoại luân ng-ợc chiều với bánh chủ động qua trục rỗng, 2 bánh xích chủ động 23, hệ thống

xích, bánh xích bị động 9,9’ truyền tới 2 trục của 4 bánh goòng quay ngược chiều

với khi máy tiến đ-a máy di chuyển lùi

8.2.4 Bộ phận tải trung gian (Hình 8 - 2)

Bộ phận này gồm một băng tải khung băng kéo dài từ hộc chứa quặng do gầu

xúc đổ vào kéo dài về phía sau để đổ vào goòng kéo sau máy Khung băng có thể

nâng lên hạ xuống để phù hợp với các cỡ goòng khác nhau nhờ một kích đặt d-ới

gầm máy

Hệ thống truyền động của băng tải thể hiện trên hình 8-5

cao su và tang quay mà băng chuyển động đ-a quặng về phía sau đổ xuống goòng

kéo sau máy

8.2.5 Bộ phận điều goòng

Trục đẩy 1 nằm trong rãnh dẫn h-ớng d-ới gầm máy Trên thân có 2 rãnh cữ

để kìm cữ có thể lọt xuống cố định trục đẩy với vỏ máy kìm cữ 2 Lò xo 3 Thanh truyền 4 Bàn đạp điều goòng 7 Rãnh dấn h-ớng 8 khi kìm cữ lọt xuống rãnh cữ 1 goòng nhận tải một ở phía ngoài đúng điểm rót quặng goòng trong ở gầm khung băng dự trữ khi đạp bàn đạp 5 trục đẩy 1 đ-ợc giải phóng điều khiển cho máy tiến Nhờ trọng l-ợng của đoàn goòng giữ trục đẩy lại máy tiến lên đem theo kìm 2 tr-ợt trên mặt trên trục đẩy 1 và đến rãnh cữ 2 rơi xuống để cố định trục với vỏ máy thông qua kìm số 2

Hình 8 - 3: Cấu tạo bộ phận điều goòng

H×nh 8 - 4: HÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y xóc 1H - 5

8.2.7 Tính toán một số thông số cơ bản của máy xúc

8.2.7.1 Xác định lực đẩy gầu

Trong quá trình xúc, gầu đ-ợc đẩy sâu dần vào đất đá nhờ sức đẩy của bộ phận

di chuyển Lực đẩy gầu phải thắng đ-ợc các lực cản sau: lực cản cắt (xúc) tác dụng lên cạnh tr-ớc của gầu, lực ma sát đáy giữa gầu với nền xúc và thành bên gầu với

đất đá tơi, lực ma sát giữa thành trong của gầu với đất đá đ-ợc đẩy vào gầu Lực cản lớn nhất ở cuối quá trình xúc

Lực đẩy lớn nhất để thắng các lực cản trên có thể đ-ợc xác định bằng công thức thực nghiệm sau:

P d L1d,25.B.K c.K h.K d.a , N (8-1)

B - chiều rộng gầu (hình 3 -10 - b) , cm

Hình 8 -5- a: Sơ đồ xác định lực đẩy gầu

Với quặng lấy a = 0,2 Hệ số Kh có thể xác định bằng:

K h  ( 1 , 16  1 , 57 ).I g.h (8-2) Khi ch-a có gầu cụ thể, dạng gầu và kích th-ớc của gầu có thể theo hình 8-9-

b Với máy xúc tay gầu lăn các kích th-ớc gầu có thể xác định:

11 V , cm (8-6)

của máy quan hệ:

Hình 8-5 - b: Sơ đồ xác định lực đẩy gầu

Khi truyền động điện Kct = 0,85  0,95

Lực đẩy tĩnh tạo nên bởi bộ phận di chuyển đ-ợc xác định:

P d'  1000 G m   (G mG g).( 0i) ,N (8-8)

d m

P

Nh- vậy, trọng l-ợng của máy phụ thuộc vào lực đẩy cần có Để có lực đẩy

lớn, máy phải có trọng l-ợng lớn Vì vậy các máy xúc loại này đều phải có trọng

8.2.7.2 Xác địng lực nâng gầu

Lực nâng gầu là lực mà xích kéo cần tạo ra để kéo gầu lên Lực này có giá trị

khác nhau tại những vị trí khác nhau của gầu

- Với máy xúc cán gầu lăn:

Lực nâng mà xích kéo tác dụng vào gầu xúc thay đổi từ lúc từ lúc bắt đầu nâng

đến lúc đổ Do vậy trong quá trình nâng gầu chỉ có thể xác định lực nâng ở một vị

do tay gầu lăn trên đ-ờng dẫn h-ớng từ khi bắt đầu nâng lên đến lúc đổ ra thành

một số phần bằng nhau t-ơng ứng với số vị trí muốn có của gầu Bằng ph-ơng pháp

vẽ tỉ lệ, vẽ gầu tại các vị trí đã định

Tại mỗi vị trí đặt các lực tác dụng lên gầu (nh- hình 8-6 - a) Các lực tác dụng gồm

có

gầu, kể cả đất đá trong gầu

N- phản lực tại điểm tiếp xúc O

T- lực kéo của cáp ổn định, tức là cáp nhằm làm tay gầu lăn không tr-ợt, lực N và

T đã biết ph-ơng và chiều

xích kéo đã đ-ợc xác định tr-ớc;

định đ-ợc vì đã biết kích th-ớc gầu, trọng l-ợng gầu và quy luật chuyển động của

nó (phần này cần xem thêm giáo trình Cơ học lý thuyết)

Lập ph-ơng trình mô men đối với điểm O:

Hình 8-6 - a: Sơ đồ xác định lực nâng gầu

Cần chú ý là trong công thức trên, điểm đặt trọng lực Gg+d luôn thay đổi Khi

điểm đặt này nằm bên phải điểm O ứng với từng vị trí xác định của gầu xúc thì

Còn các lực N và T xác định bằng cách vẽ hoạ đồ lực (hình 8-6 - b) vì đã biết ph-ơng tác dụng

Riêng ở vị trí bắt đầu nâng gầu, ngoài lực tác dụng lên gầu còn cần phải kể

Việc nghiên cứu động học gầu và tay gầu phải xác định đ-ợc kết cấu và xác

định các thông số ban đầu nh-: kích th-ớc gầu, tốc độ nâng ban đầu, tang cuốn xích

Có thể xác định sơ bộ công suất của máy nh- sau:

Công suất di chuyển:

N dc  dc.G m (8.13) Công suất nâng gầu:

N n  n.V (8.14)

- Với máy xúc cán gầu quay:

Lực nâng gầu đ-ợc xác định ở ba giai đoạn đặc tr-ng: bắt đầu nâng, gầu xắp ra khỏi đất đá xúc và từ khi ra khỏi đất đá xúc đến lúc đổ tải (hình 8-7)

Hình 8-6 - b: Sơ đồ xác định lực nâng gầu

Trong các giai đoạn đó, lực nâng luôn thay đổi, nhất là giai đoạn thứ ba với quãng đ-ờng chuyển động của gầu dài hơn Để có thể thấy giá trị lực nâng thay đổi

rõ ràng hơn ở giai đoạn thứ ba có thể xét gầu ở một số vị trí với các góc quay khác nhau

(hình 8-7 - a), gầu bắt đầu quay quanh bản lề A Lúc này mô men cản quay gầu do

M c P d   x .L dy

3

1 4 , 0 1 ,

l

K K L G M

Tại thời điểm khi cạnh gầu bắt đầu ra khỏi đất đá, gầu chịu mô men cản M’

.

(

p

x do d d g g c n

l

K K l G l G M

, ,d p

.

(

p

x do d d g g t t n

l

K K l G l G l G

l g'',l d'',l p'' - xác định nh- hình vẽ

Xác định các lực nâng nh- trên chỉ là gần đúng vì ch-a kể đến lực quán tính Khi cần chính xác hơn phải xác định lực quán tính Muốn vậy, tr-ớc hết phải nghiên cứu động học gầu và tay gầu, xác định vận tốc, gia tốc, sau đó xác định lực quán tính tại các vị trí cần tính toán lực nâng

Hình 8-7 - b: Sơ đồ xác định lực nâng gầu máy xúc cán gầu quay

ở mỗi giai đoạn, tr-ớc hết xác định công suất cần thiết Ni, sau đó xác định công suất t-ơng đ-ơng N:

t N

2

, (8.19)

Trong tr-ờng hợp dùng một động cơ chung để dẫn động cho cả hai bộ phận di chuyển và cơ cấu nâng thì giá trị công suất cần thiết phải tính bằng tổng công suất cần cho hai bộ phận này

8.2.8 Năng suất của máy xúc

Các máy xúc theo chu kỳ nh- các loại máy xúc cán gầu lăn, xúc cán gầu quay

và máy bốc lò giếng đều đ-ợc tính năng suất thực tế của máy bằng công thức:

Q = T.V KtgKbd(T/h)

Trong đó:

T: Số chu kỳ xúc của máy trong 1 giờ

V: Dung tích của gầu xúc m3

chống giữ lò, cỡ quặng, cung cấp năng l-ợng

Hình 8-7 - c: Sơ đồ xác định lực nâng gầu máy xúc cán gầu quay

theo tính chất làm việc của từng máy mà có qui trình kỹ thuật vận hành riêng nhằm

Qui trình kỹ thuật vận hành để nâng cao năng suất cho máy

- Đ-a máy cách đống quặng từ (1,5 - 2) m

- Cho máy tiến để gầu xúc tiến vào đống quặng làm tăng động năng cho gầu

- Khi gầu xúc ngập sâu vào đống quặng điều khiển gầu nâng lên hạ xuống từ (1 - 2) lần để tăng hệ số bốc đầy gầu

- Điều khiển nâng gầu đồng thời cho máy lùi lại sao cho khi máy cách đống quặng từ (1,5 - 2) m là lúc gầu đổ hết quặng vào goòng

- Điều khiển hạ gầu đồng thời cho máy tiến sao cho khi gầu xúc hạ xuống vừa tiếp xúc với đống quặng, để giảm thời gian một chu kỳ xúc nhằm tăng số chu kỳ xúc trong một giờ T

Câu hỏi bài tập ch-ơng 8

1- Đặc điểm, công dụng, phạm vi sử dụng của máy xúc theo chu kỳ?

2- Cấu tạo, nguyên lý làm việc các bộ phận chính của máy xúc cán gầu lăn? 3- Cấu tạo, nguyên lý làm việc các bộ phận chính của máy xúc cán gầu quay? 4- Năng suất của máy xúc theo chu kỳ Nêu biên pháp nâng cao năng suất bốc xúc cho máy?

5- Nêu những ph-ơng pháp kiểm tra và điều chỉnh phanh Kỹ thuật thay phanh

ở máy xúc càn gầu quay?

ch-¬ng 9 C«ng t¸c c¬ giíi hãa trong khai th¸c ngÇm 9.1 Kh¸i niÖm chung

9.1.1 Khái niệm về công tác khai thác ngầm

Khai thác ngầm là quá trình khai thác được thực hiện dưới mặt đất Do vậy muốn khai thác được khoán sản, than trong lòng đất thì ta phải đào các đường lò đến các vỉa than, khoáng sản và lấy chúng từ vỉa ra ngoài

Các nguyên công cơ bản của quá trình công nghệ khai thác ngầm bao gồm:

- Phá hủy (đào tách) than, quặng ra khỏi khối nguyên của vỉa

- Vận chuyển than, quặng đã được đào tách ra khỏi khu vực khai thác

- Sửa sơ bộ nền, vách lò và thực hiện việc chèn chống, chuyển luồng

Phá huỷ là khâu đầu tiên của quá trình khai thác, thực chất là đào, cắt hay nổ

vỡ để tách khoáng sản ra khỏi trạng thái liên kết nguyên khối thành sản phẩm khai thác dạng hỗn hợp cục, hạt, bột Với những khoáng sản có độ kiên cố cao (thường f

> 4), để phá huỷ chúng phải dùng phương pháp khoan nổ mìn Với những khoáng sản có độ kiên cố thấp, để tách chúng ra khỏi khối nguyên, có thể đào cắt trực tiếp bằng tác dụng cơ học của các dụng cụ lắp trên bộ phận công tác của máy gọi là máy khấu

Sản phẩm phá huỷ chính là sản phẩm khai thác phải được xúc bốc lên phương tiện vận tải để vận chuyển ra khỏi khu vực khai thác Quá trình xúc bốc càng nhanh và triệt để thì năng suất khai thác càng cao và tốt Nhất là thực hiện xúc bốc song song với quá trình phá huỷ Khi khâu phá huỷ được thực hiện bằng khoan nổ mìn thì khâu xúc bốc một phần lợi dụng khoáng sản tự đổ sập xuống phương tiện vận tải, phần còn lại được xúc bằng tay hoặc dùng các thiết bị xúc bốc Khi khâu phá huỷ được tiến hành bằng máy khấu trực tiếp thì quá trình xúc bốc thường được thực hiện bằng bộ phận chất tải của máy khấu, nghĩa là máy khấu thực hiện đồng thời hai chức năng: phá huỷ và chất tải

Vận chuyển khoáng sản ra khỏi khu vực khai thác có thể dùng các phương tiện vận tải như: băng tải, máng cào, máng tự chảy

Một trong những khâu quan trọng khác trong công nghệ khai thác ngầm đó

là chống lò, tức là chống giữ khoảng không gian khai thác (không gian lò chợ) và phục vụ công việc phá hoả Để phục vụ công việc này, trong thực tế dùng nhiều loại thiết bị chống khác nhau

Như vậy phụ thuộc vào tính chất cơ lý của khoáng sản khai thác, cấu trúc địa chất của vỉa, khả năng trang thiết bị có được mà phương pháp khai thác ngầm có thể được thực hiện bằng một trong hai quá trình công nghệ cơ bản phổ biến là:

- 2: Khấu trực tiếp - xúc bốc - vận tải

Quá trình công nghệ thứ hai dễ áp dụng cơ giới hoá và tự động hoá cho quá trình sản xuất, do đó năng suất cao, nhưng điều kiện áp dụng hạn chế do đòi hỏi yêu cầu: độ kiên cố của khoáng sản thấp, cấu trúc địa chất đơn giản v.v

Quá trình công nghệ dùng khoan nổ mìn áp dụng được cho mọi trường hợp nhưng năng suất thấp, nhiều công việc phải làm bằng tay

Công việc khai thác được tiến hành sau khi đã hoàn thành xây dựng các loại

lò và giếng dùng để vận tải, thông gió v.v

9.1.2 Tình hình khai thác ngầm ở Việt Nam

Hiện nay việc cơ giới hóa các công đoạn trong khai thác ngầm ở Việt Nam bao gồm:

- Công đoạn đào tách than, đất đá khỏi khối nguyên: dùng khoan nổ mìn

- Công đoạn xúc bốc than, khoáng sản đã được làm tơi lên thiết bị vận tải ( vận chuyển than, khoáng sản ra khỏi khu vực khai thác): dùng máng trượt, máng cào

- Công đoạn chống lò và chuyển luồng: chuyển máy và thiết bị vận tải đến sát gương lò mới chuyển cột chống lên vị trí khai thác mới Việc chèn chống lò dùng cột chống đơn chiếc kim loại, cột chống thủy lực đơn, giá chống thủy lực tự di chuyển, giữa các đoạn vì có các thanh lăn chèn

9.1.3 Tình hình khai thác ngầm trên thế giới

Việc cơ giới hóa công tác khai thác ngầm trên thế giới diễn ra theo các giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: giai đoạn cơ khí hóa từng phần quá trình khai thác Trong giai đoạn này việc cơ giới hóa dùng các máy và thiết bị như: đánh rạch, máy liên hợp khấu khấu than, cột chống thủy lực đơn, cột chống ma sát

- Giai đoạn 2: giai đoạn cơ khí toàn phần quá trình khai thác Trong giai đoạn này đã bắt đầu dùng máy com bai khấu hẹp, giá đơ thủy lực, máng cào cứng Tất

cả các khâu từ khai thác đến chuyển luồng đều thực hiện bằng máy

- Giai đoạn 3: giai đoạn tự động hóa từng phần và cơ khí toàn phần quá trình khai thác

- Giai đoạn 4: giai đoạn tự động hóa toàn bộ quá trình khai thác Trong giai đoạn này các khâu, các công đoạn của quá trình khai thác được điều khiển bằng hệ thống tự động đặt trên mặt đất

9.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc cơ giới hóa khai thác ngầm

a) Nguyên nhân khách quan

- Trạng thái của vỉa

 Loại dày: chiều dày lơn hơn 3,5 m

nếu độ cứng càng lớn thì độ bền cắt càng cao dẫn đến khi làm việc lưỡi cắt nhanh mòn

9.2 Các phương pháp cơ giới hoá khai thác than trong lò chợ

Cơ giới hoá là dùng máy thực hiện các chức năng công nghệ Quá trình này được thực hiện từ thấp đến cao, từ cơ giới hoá một phần đến toàn bộ

Cơ giới hoá khai thác ngầm có thể thực hiện cho nhiều loại khoáng sản, nhưng phổ biến nhất là cho khai thác than

9.2.1 Cơ giới hoá khai thác than trong lò chợ bằng máy đánh rạch

a) Sơ đồ làm việc

Hình 9-1 Sơ đồ khấu than dùng máy đánh rạch 1,2- Các lỗ mìn 3- Máng cào 4- Cột chống

Khi khai thác vỉa bằng và nghiêng có thể dùng máy đánh rạch kết hợp với khoan nổ mìn, quá trình này chỉ cơ giới hoá một phần

Để phá huỷ khối than trong tiết diện luồng khai thác có chiều cao H và chiều rộng L, dùng khoan nổ mìn Các lỗ mìn 1, 2, được khoan sâu vào mặt gương và trên đoạn chiều dài lò nhất định rồi nạp thuốc nổ mìn để phá huỷ than Để giúp quá trình phá huỷ bằng nổ mìn dễ dàng thì trước đó dùng máy đánh rạch cắt, phá trực tiếp than tạo thành một rạch rộng dưới chân luồng khai thác có dạng hình chữ nhật

Sau khi máy đánh rạch đi qua, tiến hành khoan nổ mìn từng phần để phá huỷ khối than phía trên rạch Vận tải than ra khỏi khu vực khai thác thường dùng máng cào 3, khi độ dốc lớn có thể dùng máng tự chảy Với các lò nghiêng, máy đánh rạch chỉ cắt rạch trong hành trình chuyển động theo hướng lên dốc, còn vận tải luôn theo hướng xuống dốc

Các cột chống 4 gồm hai hay ba hàng mục đích để chống giữ khoảng không gian giữ nóc và nền lò Các hàng cột chạy suốt chiều dài lò và theo các bước lắp đặt nhất định

Than phá huỷ bằng nổ mìn được chất lên máng cào bằng nhiều cách: xúc bằng tay; dùng máy đánh rạch thứ hai có bộ phận chất tải tiến sau để gạt than lên máng cáo hoặc bộ phận chất tải của chính máy đánh rạch đó ở hành trình lùi; dùng máng cào có thân có khả năng uốn cong, sau khi máy đánh rạch đi qua, tiến hành đẩy sát máng cào vào gương rồi khoan nổ mìn, phần lớn than bị phá huỷ sập lên máng cào và được tải đi, phần còn lại được xúc bằng tay

b) Nguyên lý làm việc

Hình 9-2 Cơ giới hóa khai thác than bằng máy đánh rạch 1- Động cơ; 2- Hộp giảm tốc bộ phận cắt; 3- Tay rạch; 4- Bộ phận gạt than cám;5- Hộp giảm tốc bộ phận di chuyển máy;6- Cáp di chuyển máy ; 7- Cáp điện; 8- Cột neo cáp di

chuyển

Máy nằm trên nền lò, việc di chuyển nhờ cáp kéo Một đầu cáp cố định trên cột neo 8, một đầu cáp được cuốn vào tang 5 Khi tang quay, máy di chuyển lết trên đường lò Bộ phận cắt của máy là tay rạch 3, gồm khung định hướng, xích cắt

và đĩa dẫn Khi xích chuyển động cácc răng cắt sẽ cắt than và tạo thành một khe rạch

Máy đánh rạch từ chân lò chợ đến đầu lò chợ theo hướng lên dốc Vị trí của khe rạch có thể ở vị trí bất kỳ: trên, dưới, hay giữa gương lò Nếu tại các vị trí đó

có đất đá kẹp thì máy di chuyển với tốc độ đập mạch: tiến, lùi, dừng

c) Ưu nhược điểm

- Do tạo thêm được một mặt thoáng thứ hai nên nâng cao hiệu quả nổ mìn, nâng cao độ cục, chất lượng sản phẩm, giảm bớt chi phí khoan nổ, ổn định lớp đất

đá vách và trụ

- Do còn nhiều công việc phải làm bằng tay như xúc bốc, di chuyển luồng, v.v… nên thời gian chu kỳ dài, năng suất thấp, tính an toàn không cao

9.2.2 Cơ giới hoá khai thác than trong lò chợ bằng máy liên hợp khấu rộng

- Phá huỷ (đào tách than khỏi khối nguyên) và

- Xúc bốc lên thiết bị vận tải gương lò

Sơ đồ khai thác dùng máy liên hợp khấu rộng nêu trên hình 9-3 Máy liên hợp 1 di chuyển dọc theo gương lò Bộ phận công tác 2 cắt than trên toàn bộ tiết diện ngang luồng khấu Than đã phá huỷ được bộ phận chất tải 3 của máy chất lên máng cào 4 Máy di chuyển liên tục và dòng than được khai thác vận tải ra liên tục Các cột chống 5 dùng để chống giữ khoảng không gian khai thác

b) Nguyên lý làm việc

Máy thực hiện khấu từ chân đến đầu lò chợ theo hướng lên dốc Máy di chuyển trên nền lò theo tốc độ đập mạch Bộ phận di chuyển là cáp kéo, cột neo, khoảng dịch chuyển khoảng 25 m

L

4

3

5 2

1

Hình 9-4 Cơ giới hóa khai thác than bằng máy com-bai khấu rộng

trục đập

Sau khi cắt hết chiều dài lò chợ máy di chuyển về chân lò chợ và thực hiện việc chuyển luồng

Máy liên hợp khấu rộng có nhiều loại có bộ phận cắt và sơ đồ làm việc khác nhau: loại làm việc một chiều (nếu là vỉa nghiêng thì theo chiều hướng lên) và loại làm việc hai chiều

c) Ưu nhược điểm

Dùng máy liên hợp khấu rộng đã cơ giới hóa được khâu đập và chuyển than lên máng cào Thực hiện việc phá huỷ (cắt) và chất tải đồng thời nên tránh được tác dụng xấu của nổ mìn, than khai thác được có độ cục lớn Độ ổn định của đất đá

và vách trụ lớn

Tuy nhiên dùng máy liên hợp khấu rộng còn nhiều công việc phải làm bằng tay như: di chuyển máng cào, cột chống Vì khoảng không gian hở của luồng khấu sau khi máy đi qua lớn do chiều rộng khấu lớn đòi hỏi phải được chống tạm thời trước khi đẩy máng cào đến vị trí mới, do đó tốn công sức, thời gian, năng suất không cao, khó thực hiện cơ giới hoá và tự động hoá toàn bộ quá trình Ngoài ra bộ phận khấu: xích cắt , trục đập khi làm việc gây bụi và than cám

a) Sơ đồ làm việc

Máy liên hợp khấu hẹp tương tự như máy liên hợp khấu rộng nhưng chỉ khác

Trong sơ đồ dùng máy liên hợp khấu hẹp:

- Máy có thể khấu theo hai chiều (sơ đồ con thoi)

- Thiết bị vận tải là máng cào, loại có thể uốn cong dần theo gương lò

- Thiết bị chống lò là loại tự di chuyển

Do khoảng không gian hở sau khi máy khấu đi qua là hẹp nên không cần chống tạm thời, có thể thực hiện nhiều công việc song song như: khấu, di chuyển máng cào, thiết bị chống do đó rút ngắn thời gian chu kỳ, năng suất cao và an toàn

Các thiết bị nêu trên còn có thể cấu thành tổ hợp thiết bị làm việc vì vậy có khả năng áp dụng tự động hoá điều khiển Đây là thiết bị được dùng phổ biến hiện nay trong khai thác ngầm

c) Nguyên lý làm việc

Máy di chuyển trên máng cào từ chân đến đầu lò chợ theo hướng lên dốc Việc di chuyển thực hiện nhờ thiết bị kéo bên ngoài hoặc nhờ động cơ của máy Khi máy di chuyển bộ phận cắt thực hiện việc cắt tách than Đặc điểm của máy liện hợp khấu hẹp là di chuyển liện tục nhưng tốc độ di chuyển chậm Khi di chuyển đến đầu lò chợ máy có thể chuyển luồng và khấu lại Nếu sử dụng giá đỡ thủy lực tự di chuyển và máng cào cong thì máy có thể thực hiện khấu theo sơ đồ con thoi

a) b)

Hình 9-5 Cơ giới hóa khai thác than bằng máy khấu hẹp và máy bào than

a) Bằng máy com-bai khấu hẹp

4- Đường ống dẫn dầu cao áp 5- Máng cào 6- Trạm bơm cao áp 7- Đế dàn chống

chuyển

b) Bằng máy bào than

Máng cào

c) Ưu nhược điểm

Do máy không di chuyển trên nền lò mà di chuyển trên máng cào nên than khai thác được có độ cục lớn, chất lượng than tốt

năng suất khấu cao

Độ ổn định của vách và trụ tốt Có thể sử dụng giá đỡ thủy lực tự di chuyển, đây là tiền đề cho quá trình tự động hóa khai thác ngầm

Nhược điểm của máy liên hợp khấu hẹp vẫn phải tạo hầm khấu ban đầu

9.2.4 Cơ giới hoá khai thác than trong lò chợ bằng máy bào than

a) Sơ đồ làm việc

Hình 9-6 Sơ đồ khấu than dùng máy bào

Trong sơ đồ khai thác than dùng máy bào có ba thiết bị công nghệ cơ bản là:

- Máy bào

- Máng cào cứng, máng cào cong;

- Cột chống đơn, giá đỡ thủy lực

Đầu bào 1 trên thân có răng cắt 2 chạy trượt theo khung máng cào 4 nhờ xích kéo 3

Chiều cao khấu phụ thuộc vào chiều dày vỉa Thông thường, khi chiều dày vỉa dưới 2,5m thì khấu một lớp hết chiều dày Tất nhiên tuỳ theo chiều dày khác nhau, người ta chế tạo các máy có khả năng khấu với chiều cao tương ứng hoặc có khả năng điều chỉnh chiều cao khấu trong một phạm vi nhất định Khi chiều dày lớn phải chia thành nhiều lớp Chiều dài gương lò (lò chợ) căn cứ theo thiết kế công nghệ khai thác, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu tạo vỉa, đảm bảo năng suất tối đa v.v

Máy thực hiện cắt toàn bộ gương lò từ chân đến đầu lò chợ với chiều dày cắt

40m/ph, tối đa là 100 m/ph

Sau khi cắt hết chiều dài lò chợ, máy và máng cào được đẩy vào gương lò một khoảng bằng chiều dày cắt nhờ các kích thủy lực và máy thực hiện khấu ngược lại

Nếu sử dụng máng cào cong thì việc khấu có thể thực hiện theo sơ đồ con thoi

Sử dụng máy bào than có thể không cần tạo hầm khấu ban đầu

Việc chuyển luồng được thực hiện khi các kích hết hành trình đẩy

c) Ưu nhược điểm

- Độ cục khai thác, năng suất cao, thiết bị đơn giản, có thể khai thác được vỉa mỏng

- Khả năng tạo bụi, tiêu thụ điện năng thấp, dễ tự động hóa

- Không phải tạo hầm khấu ban đầu, giảm bớt được thòi gian chu kỳ

- Nhược điểm: không áp dụng được ở những vỉa có đất đá kẹp

9.2.5 Cơ giới hoá khai thác than trong lò chợ bằng tổ thiết bị đồng bộ

Các thiết bị công nghệ cơ bản gồm:

o Máy khai thác

a) Khái niệm

Tổ hợp thiết bị đồng bộ là một thiết bị trong đó cá các bộ phận khấu ( máy khai thác), bộ phận chuyển tải lên từ gương lò, bộ phận chống và điều khiển đất

đá có mối liên kết với nhau về kết cấu và động lực học

Nếu có hư hỏng một trong ba thiết bị này thì sẽ làm công tấc khai thác ngừng hoạt động

b) Nguyên lý làm việc

Tất cả các bộ phận của máy hoạt động nhịp nhàng theo một chương trình đã định, chỉ một khâu bị lỗi thì tổ thiết bị sẽ bị dừng

Tổ hợp thiết bị đồng bộ làm việc theo sự điều khiển từ xa Đây là tiền đề của

tự động hóa quá trình khai thác tại gương lò chợ

Chương 10 MÁY KHẤU THAN

10.1 Công dụng và phân loại

Để phân loại máy khấu than ta có thể dựa theo những đặc trưng sau:

a) Theo chiều rộng của luồng khấu

- Máy liên hợp khấu rộng: chiều rộng khấu > 1m

b) Theo góc dốc của vỉa

c) Theo kết cấu của bộ phận khấu

- Bộ phận khấu kiểu tay rạch xích phẳng, cong: máy đánh rạch

- Bộ phận khấu kiểu tay rạch xích, đĩa cắt, trục đập: máy liên hợp khấu rộng

- Bộ phận khấu kiểu tang, guồng xoắn: máy liên hợp khấu hẹp

- Bộ phận khấu kiểu khoan tách

- Bộ phận khấu kiểu bào

d) Theo kết cấu bộ phận di chuyển

- Di chuyển kiểu đập mạch: máy đánh rạch, máy liên hợp khấu rộng

- Di chuyển liên tục: máy liên hợp khấu hẹp

e) Theo phương pháp làm việc

- Máy liên hợp khấu than làm việc theo sơ đồ một phía

- Máy liên hợp khấu than làm việc theo sơ đồ hai phía

- Máy liên hợp khấu than làm việc theo sơ đồ con thoi

10.2 Kết cấu máy khấu than điển hình (máy liên hợp khấu than)

Nhìn chung đối với máy khấu than có kết cấu thân máy nhỏ gọn, dạng hình hộp, bề mặt nhẵn, phẳng để tránh va chạm và dễ làm sạch Máy liên hợp khấu than

có các bộ phận chính: bộ phận khấu, bộ phận chất tải, bộ phận gạt than cám, bộ phận dập bụi và bộ phận di chuyển

10.2.1 Bộ phận khấu

Bộ phận khấu còn gọi là bộ phận công tác, làm nhiệm vụ phá huỷ than, tách than khỏi khối nguyên thành các cục, hạt, bột lẫn lộn Bộ phận cắt thường được bố trí bên sườn máy và được dẫn động từ động cơ đặt trong thân máy Bộ phận khấu

có loại chỉ thực hiện chức năng khấu, có loại thực hiện đồng thời cả chức năng khấu và chất tải

Dưới đây trình bày một số loại bộ phận khấu của máy liên hợp khấu than

10.2.1.1 Bộ phận khấu kiểu tay rạch xích, tay rạch xích - đĩa cắt – trục đập

a) Kết cấu

Bộ phận khấu kiểu tay rạch xích được sử dụng trên máy đánh rạch

Bộ phận khấu kiểu tay rạch xích, đĩa cắt, trục đập được sử dụng trên máy liên hợp khấu rộng

Tay rạch xích dùng trên máy liên hợp là loại tay rạch xích vòng, có sơ đồ kết cấu như trên hình 10-1

Khung tay rạch dùng để định hướng và giữ cho xích khi chuyển động không

bị trôi ra ngoài Khung tay rạch thường có dạng chữ U và xích được chạy trên mặt đầu của khung Yêu cầu đối với khung tay rạch là chiều sâu rãnh trượt T phải đảm bảo cho xích cắt chạy trượt theo rãnh của khung

Trên hình 10-1, thân khung tay rạch 4 một đầu lắp cứng với thân máy Xích cắt 5 chạy trượt trong rãnh trượt T của khung tay rạch nhờ đĩa dẫn 7 Các răng cắt

6 lắp trên các mắt xích với các góc nghiêng khác nhau sao cho chiều cao của khe

Đối với bộ phận khấu kiểu tay rạch xích - đĩa cắt - trục đập trong kết cấu có thêm trục đập 8 lắp trên thân máy phía sau tay rạch vòng Theo chiều cao, trục đập nằm ở vị trí 3 trên hình 10-1 Trục đập 8 dạng trụ, trên trục có lắp các đĩa tròn 9 Trên mặt trục 8 và đĩa 9 có lắp các răng cắt 10 Trục 8 được dẫn động quay từ thân máy Các máy dùng để khấu vỉa dày có thể có hai trục đập song song

Hình 10-1 Bộ phận cắt kiểu tay rạch xích, tay rạch xích - đĩa cắt – trục đập

 Xích một bản nối: giữa các mắt xích chỉ có một bản nối

- Sơ đồ lắp răng cắt

răng cắt sẽ cắt than theo từng đường gọi là đường cắt Số đường cắt nhiều hay ít phụ thuộc vào chiều cao khe rạch và độ kiên cố của than Khi than mềm các đường cắt thưa, khi than kiên cố cần bố trí đường cắt mau hơn Thường số đường cắt là 3,

5, 7, 9, 11 Khi chiều cao khe rạch h = 120 mm, thường có 7 đường cắt Khi chiều cao khe rạch h đến 200 mm thường bố trí 11 đường cắt

Nếu bỏ qua chuyển động tịnh tiến của máy thì các đường cắt song song với trục tay rạch Việc bố trí các răng cắt với những góc nghiêng khác nhau để tạo nên

số đường cắt theo yêu cầu hình thành một sơ đồ gọi là sơ đồ lắp răng Sơ đồ lắp răng trên xích cắt mang tính chu kỳ và được thành lập riêng cho từng máy Sơ đồ lắp răng được xác định bằng thực nghiệm đảm bảo sao cho tiết kiệm năng lượng tiêu thụ, các răng cắt mòn đều

Thí dụ một sơ đồ lắp răng với 7 đường cắt và góc nghiêng răng khác nhau nêu trên hình 10-2b Các con số trên đường ngang biểu thị thứ tự răng cắt Răng

trong mỗi chu kỳ bằng số đường cắt Chiều dài sơ đồ lắp răng hay số răng cắt phụ thuộc vào chiều dài xích cắt

Khi sức cản cắt lên các răng là như nhau trong rạch thì các răng bố trí đều như sơ đồ đã nêu Khi sức cản lên các răng khác nhau, thường là sức cản lớn với các răng phía ngoài (trường hợp cắt rạch vòng) thì ở các đường cắt ngoài cần bố trí

số răng nhiều hơn

Răng đầu của mỗi chu kỳ là răng số 1 ở giữa Khi cắt, răng phá huỷ than tạo thành rãnh cắt đầu tiên mở ra hai mặt tự do tạo điều kiện cho các răng sau cắt dễ dàng hơn

- Răng cắt

Răng cắt là dụng cụ trực tiếp cắt than Yêu cầu phải có độ bền cao, lâu mòn

để giảm tiêu hao, giảm thời gian thay thế và ít phải khởi động máy

Răng cắt có kết cấu như nêu trong hình 10-3 Răng cắt gồm hai phần: phần đầu cắt là phần làm việc và phần thân răng để kẹp vào xích cắt

Đầu cắt tạo nên các mặt trước T, mặt sau S và hai mặt bên B Các góc độ trên phần cắt như sau:

 - góc nghiêng giữa véc tơ vận tốc cắt tổng hợp với véc tơ vận tốc cắt

vc

Hình 10-3 Kết cấu của răng cắt

cắt nhưng đầu cắt mảnh kém bền

kim có lượng các bon trung bình và có các nguyên tố hợp kim như: Cr, Mn, Si Sau khi chế tạo sử dụng hình thức nhiệt luyện là tôi và ram trung bình để đạt độ cứng

bằng phương pháp rèn sau cắt gọt trên máy gia công kim loại

Răng cắt được kẹp chặt vào mắt xích bằng nhiều cách, phổ biến nhất là dùng vít kẹp (hình 10-4) Răng cắt 1 được kẹp chặt trong ổ 2 của mắt xích bằng vít kẹp

3 Lỗ hở 4 dùng khi tháo răng khỏi ổ kẹp

Hình 10-4 Kết cấu gá lắp răng cắt vào mắt xích dùng vít kẹp

b) Hoạt động

Khi máy làm việc xích cắt và trục đập được dẫn động Xích chuyển động vô tận theo một chiều, máy di chuyển theo mặt gương lò thì các răng cắt sẽ cắt than tạo nên khe rạch vòng 1 Khi than có độ bền thấp, khối than 2 trong lòng khe rạch

sẽ bị phá huỷ do tự gãy bởi trọng lượng bản thân

Do trục đập 8 được dẫn động quay từ thân máy nên khi khối than 2 không tự gãy hoặc khi lõi than được hình thành có chiều dài nhất định sẽ bị đập vỡ bởi các răng

c) Ưu nhược điểm

- Ưu điểm: có thể bố trí khung định hướng theo hình dạng bất kỳ

- Nhược điểm: hiệu suất truyền động thấp do tổn thất về ma sát, tiêu hao năng lượng cắt cao, tạo bụi, gây than cám

Bộ phận khấu kiểu tay rạch xích, đĩa cắt, trục đập thường được dùng trên máy liên hợp khấu rộng

10.2.1.2 Bộ phận khấu kiểu khoan tách

Bộ phận khấu kiểu khoan hoạt động theo nguyên tắc khoan: vừa quay vừa tịnh tiến, thực hiện khấu than trên tiết diện luồng khấu giống như phá huỷ đất đá trên đáy lỗ khi khoan

Hình 10-7 Máy liên hợp với bộ phận khấu kiểu khoan

Trên hình 10-6a đầu cắt được tạo bởi hai đoạn cung cong A và B của một mặt trụ Trên phía mặt đầu các cung cong này có lắp răng cắt hướng ra phía trước Phần giữa C cũng có dạng mặt trụ, trên phía mặt đầu cũng có lắp các răng cắt

b) Hoạt động

Đầu khoan được dẫn động quay quanh trục của nó đồng thời tịnh tiến theo máy dọc theo gương lò Do vậy khi máy làm việc đầu khoan cắt than tạo thành khe vòng hẹp và sâu 3, lõi than còn lại 1 được phá vỡ bởi phần C của đầu cắt Khi cắt than, đầu cắt còn có tác dụng hất than lên máng cào

Do đầu khoan quay tròn nên muốn có tiết diện luông khấu dạng chữ nhật thì phần than còn lại 2 phải được cắt sửa bởi bộ phận cắt phụ 4 kiểu tang, đĩa hay xích cắt lắp đặt và tiến sau đầu khoan

Để giảm khối than còn lại 2 nên bố trí để chiều rộng khấu L nhỏ hơn đường kính quỹ đạo răng cắt ngoài cùng của đầu khoan

Trên máy liên hợp khấu hẹp chỉ dùng một đầu khoan Trên các máy liên hợp khấu rộng, dùng nhiều đầu khoan có trục song song để tăng chiều rộng khấu (hình 10-6b)

Khi có một đầu khoan hướng về một phía thì máy chỉ khấu được một chiều Khi dùng hai đầu khoan hướng về hai phía thì máy có thể khấu theo hai chiều

c) Ưu nhược điểm

- Ưu điểm: ít tạo than cám, hiệu suất cao, mức tiêu hao năng lượng thấp, độ cục lớn, có khả năng tự chuyển một phần than đã được khấu lên máng cào

- Nhược điểm: khi muốn thay đổi bề rộng, chiều cao khấu phải thay đầu khoan có kích thước khác nhau, do kết cấu bộ phận cắt thường chỉ có ba đầu khoan

do đó muốn thêm đầu khoan thì phải thay đổi kết cấu máy Lực tác dụng lên răng cắt ở tâm và biên không đều

10.2.1.3 Bộ phận khấu kiểu tang

a) Kết cấu

Phần cắt là các tang tròn quay quanh trục nằm ngang hay thẳng đứng, trên mặt tang có các ổ để lắp răng cắt Trường hợp dùng tang có các trục thẳng đứng phải có thêm xích cắt đồng thời dùng để truyền chuyển động từ máy tới tang

Hình 10-8 Sơ đồ kết cấu bộ phận khấu kiểu tang