Chương 5 Chương 5 Máy Và Tổ Thiết Bị Đào Lò.pdf

Máy xây dựng  Trang 128  CHƯƠNG 5 MÁY VÀ TỔ THIẾT BỊ ĐÀO LÒ 5 1 Khái niệm về công tác đào lò Quá trình khai thác mỏ và xây dựng các công trình ngầm phải tiến hành đào các đường lò, đường hầm trong l[.]

CHƯƠNG 5

MÁY VÀ TỔ THIẾT BỊ ĐÀO LÒ

5.1 Khái niệm về công tác đào lò

Quá trình khai thác mỏ và xây dựng các công trình ngầm phải tiến hành đào các đường

lò, đường hầm trong lòng đất, tạo nên một khoảng không gian, phục vụ cho các mục đích công nghệ Tiết diện ngang của đường lò, đường hầm thường rất hẹp so với tiết diện ngang của các lò chợ, kích thước của chúng chỉ vài mét đến hơn chục mét, trong khi đó kích thước của một lò chợ thường từ 80 đến 250 mét Cũng có trường hợp chiều dài lò chợ quá ngắn, chỉ xấp xỉ kích thước của đường lò, và vì vậy người ta cũng có thể coi việc đào lò, đặc biệt là khi đào trong than, là một loại lò chợ đặc biệt: lò chợ ngắn

Công việc chính khi đào các đường lò, đường hầm là phải tách đất đá ra khỏi khối nguyên của chúng, rồi đưa chúng ra khỏi khu vực thi công Độ cứng của đất đá, độ dốc của đường lò

và kích thước của đường lò, ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn các máy móc, thiết bị và phương pháp thi công

Các phương pháp đào lò gồm có:

5.1.1 Đào lò bằng phương pháp khoan nổ mìn:

Đây là một phương pháp kinh điển, được áp dụng phổ biến nhất Nội dung chủ yếu của nó gồm:

- Công việc khoan nổ: bao gồm khoan các lỗ để nạp thuốc nổ, nổ mìn phá vỡ đất đá Công việc khoan được thực hiện bằng các loại máy khoan xoay, máy khoan đập khí ép, hoặc máy khoan xoay-đập Máy khoan được đặt trên các giá định hướng và có giá kẹp với cột hoặc cần máy, có thể điều chỉnh được độ cao và góc nghiêng của lỗ khoan

- Công việc xúc bốc đất đá vỡ vụn do nổ mìn và đưa lên thiết bị vận tải, được tiến hành bằng các thiết bị xúc bốc, như máy xúc hầm lò, máy xúc tải hoặc thiết bị gầu xúc

- Công việc vận chuyển đất đá ra khỏi khu vực đào lò, được thực hiện bằng các loại thiết bị như: xe goòng, ô tô, băng tải, máng cào, thùng trục (trục tải)

Ưu điểm của phương pháp khoan nổ là có thể đào được các đường lò có độ dốc lớn, đất đá có

độ cứng cao

Nhược điểm là bước tiến của đường lò ngắn, mang tính chu kỳ Mỗi chu kỳ dào được khoảng

2 mét, phụ thuộc vào việc nổ mìn Nếu khoan sâu hơn để có thể phá được một khoảng dài hơn, thì hiệu quả phá vỡ không nâng cao được bao nhiêu, trái lại còn bị nổ om, làm suy yếu đường lò, phức tạp thêm cho các nguyên công tiếp theo (chống giữ hoặc đổ bê tông vỏ hầm)

Để nâng cao hiệu quả nổ, có thể dùng các máy đánh rạch đào lò Máy di chuyển bằng bánh sắt chạy trên ray hoặc bánh xích, loại xích tấm vô cực Trên đầu dẫn động quay của máy, kẹp chặt tay rạch (cưa máy) Khung tay rạch có thể quay vuông góc với dầu dẫn động và có thể điều chỉnh được độ cao, do đó máy có thể tạo được những mặt phẳng khe rạch thẳng đứng, hoặc những mặt phẳng khe rạch nằm ngang ở những độ cao bất kỳ

Máy có khả năng cơ động nhanh khi đến cắt rạch cũng như khi lùi để nổ mìn và bốc xúc đất

đá Tuy nhiên biện pháp này cũng không được sử dụng rộng rãi do việc tổ chức công việc phức tạp, có quá nhiều máy trong khu vực chật hẹp này (máy đánh rạch, máy khoan, máy xúc bốc, thiết bị vận tải)

5.1.2 Phương pháp dùng máy đào lò

Trường hợp này, toàn bộ công việc tách đất đá ra khỏi khối nguyên của vỉa và bốc xúc chúng lên thiết bị vận tải được thực hiện bằng máy Tuy nhiên máy liên hợp đào lò chỉ được dùng để đào các đường lò, đường hầm trong đất đá có độ kiên cố f  5 Máy thực hiện việc

đào cắt trực tiếp lớp đất đá, tách chúng ra khỏi khối nguyên bằng lực cơ học Công việc này

do bộ phận khấu của máy thực hiện Đất đá tách ra sẽ được bộ phận chuyển tải của máy, chuyển về phía sau và đổ lên phương tiện vận tải để đưa ra khỏi đường lò

Đào lò bằng máy liên hợp là phương pháp đào tiên tiến, cơ giới hoá được toàn bộ khâu đào

và bốc xúc, giảm nhẹ được sức lao động của người công nhân Máy cho năng suất và độ ổn định của đất đá quanh chu vi đường lò cao Mặt khác tiết diện dường lò khi đào bằng máy hầu như không thay đổi, nên các nguyên công tiếp theo sau (như chống lò hoặc đổ bê tông vỏ hầm) cũng đơn giản hơn

Tuy nhiên chỉ dùng máy để đào các đường lò, đường hầm khi đất đá có độ cứng không cao f

< 5, góc dốc đường lò không lớn, khoảng 150, trường hợp đặc biệt có thể đến -300 Riêng trường hợp đào các giếng đứng, sẽ được đề cập ở chương sau

Ở nước ta máy liên hợp và tổ thiết bị đào lò đã được sử dụng để thi công các đường lò vận tải, đường lò chuẩn bị của một số mỏ như Mạo Khê, Vàng Danh, Thống Nhất, Mông Dương Hoặc đào các đường hầm dẫn nước nhà máy thuỷ điện Sông Đà, Hoà Bình, Yaly, Hàm thuận

- Đa My, đào các đường hầm qua núi như đèo Hải Vân

5.2 Phân loại máy đào lò:

Máy đào lò hay gọi một cách đầy đủ là máy liên hợp đào lò vì nó thực hiện đồng thời các chức năng: cắt dất đá ra khỏi khối nguyên, bốc xúc và chuyển đất đá lên thiết bị vận tải đưa ra khỏi khu vực làm việc ở gương lò Máy có kết cấu khá đa dạng, nhưng có thể phân loại theo một số điểm đặc trưng sau:

5.2.1 Theo công dụng:

- Máy liên hợp đào lò trong than

- Máy liên hợp đào lò trong đá

5.2.2 Theo sơ đồ làm việc của bộ phận cắt đất đá:

- Máy liên hợp đào lò hoạt động liên tục: Bộ phận khấu của máy đào cắt toàn bộ tiết diện đường lò một cách liên tục Loại này còn có tên gọi là máy liên hợp đào lò toàn tiết diện thường dùng khi đất đá đào có độ kiên cố f  4 Đất đá cứng quá, máy làm việc không hiệu quả, lực cản cắt lớn, năng lượng tiêu hao nhiều, chi phí giá thành cao

- Máy liên hợp đào lò hoạt động theo chu kỳ: Bộ phận làm việc của máy tiến hành đào cắt từng phần tiết diện đường lò với một chiều sâu cắt nhất định, sau đó diện tích đào cắt được

mở rộng dần ra toàn bộ tiết diện đường lò Các thao tác đào cắt của máy được lặp lại một cách tuần tự

5.2.3 Theo đặc điểm chuyển động của dụng cụ cắt đất đá:

- Máy liên hợp đào lò có răng cắt chuyển động tịnh tiến

- Máy liên hợp đào lò có răng cắt chuyển động quay

- Máy liên hợp đào lò có răng cắt chuyển động hành tình

5.2.4 Theo kiểu bộ phận di chuyển:

- Máy liên hợp đào lò di chuyển kiểu xích, (loại xích tấm vô cực)

- Máy liên hợp đào lò di chuyển kiểu bước

5.3 Kết cấu máy liên hợp đào lò

Bất kỳ một máy liên hợp đào lò nào cũng có các bộ phận chủ yếu sau:

5.3.1 Bộ phận khấu (bộ phận cắt đất đá):

1/ Khái niệm và yêu cầu:

Bộ phận khấu là bộ phận chính của máy, làm nhiệm vụ cắt đất đá ra khỏi khối nguyên của nó

Để đảm bảo cho máy hoạt động có hiệu quả, bộ phận khấu của máy cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Tạo nên tiết diện đường lò hợp lý, phù hợp với thiết bị chèn chống lò

- Không làm vỡ vụn thêm đất đá, làm tăng công suất máy và tăng sự mài mòn răng cắt

- Có phương pháp phá vỡ đất đá hợp lý Đất đá dễ bị phá huỷ nhất khi bị đập vỡ, việc cắt đất

đá là cần thiết, nhưng chỉ nên dùng để tạo điều kiện cho việc đập vỡ dễ dàng hơn, như vậy sẽ tiết kiệm được việc tiêu hao năng lượng

- Các răng cắt làm việc trong điều kiện như nhau

- Số răng cắt đồng thời tiếp xúc với đất đá không lớn

Bộ phận khấu của một máy có thể đồng thời sử dụng nhiều phương pháp phá vỡ đất đá khác nhau, vừa xích cắt vừa khoan phá, vừa xích cắt vừa phay phá, vừa khoan phá vừa phay phá v.v Do đó ta nên nghiên cứu theo đặc điểm chuyển động của răng cắt bộ phận khấu, từ đó sẽ

dễ dàng hiểu được nguyên lý làm việc của bất kỳ một loại máy nào

2/ Phân loại:

a) Bộ phận khấu có răng cắt chuyển động tịnh tiến:

Bộ phận khấu có răng cắt chuyển động tịnh tiến thường là bộ phận khấu kiểu xích cắt Xích được dẫn động theo một vòng kín nhờ đĩa xích chủ động và đĩa xích dẫn hướng Các răng cắt lắp trên mắt xích lắp răng, sẽ được kéo theo và tạo ra lực cắt đất đá

Bộ phận khấu kiểu xích cắt của máy liên hợp đào lò, thường dùng cắt trong than hoặc trong đất đá mềm, vì nó có số răng cắt tiếp xúc với đất đá lớn, hiệu suất truyền động cơ khí thấp, độ bền cơ học của xích không cao Bộ phận khấu kiểu xích cắt ngoài chức năng sử dụng độc lập,

nó còn được dùng phối hợp với các kiểu bộ phận khấu khác, làm nhiệm vụ cắt đất đá ở vùng biên như làm phẳng đất đá ở nền lò, hay ở nóc lò

Sơ đồ các kiểu bộ phận khấu kiểu xích cắt của máy liên hợp đào lò cho trên hình 5-1

- Hình a là bộ phận khấu có dạng tay rạch phẳng thẳng đứng Khi làm việc, tay rạch có thể quay một góc 1800 quanh trục thẳng đứng I-I, để chuyển vị trí từ thành lò bên này sang phía thành lò bên kia Sau mỗi lần quay, máy di chuyển về phía trước một đoạn bằng chiều dầy lớp phoi cắt, khoảng (120 – 140) mm Để nhận được tiết diện đường lò hình thang, tay rạch được đặt nghiêng một góc ỏ so với phương thẳng đứng

Nhược điểm của bộ phận khấu kiểu này là:

+ Chiều dầy lớp cắt thay đổi từ giá trị c đến giá trị 0, do vậy các răng cắt ở vị trí biên của tay rạch làm việc kém hiệu quả

+ Có ma sát của các răng cắt trên nhánh xích không tải với than, gây nên sự tiêu hao năng lượng một cách vô ích

+ Khi thay đổi kích thước đường lò, phải thay dổi l, r và R

- Hình b là bộ phận khấu có hai tay rạch phẳng thẳng đứng đặt song song Khi làm việc tay rạch có thể quay về hai phía khoảng 200, so với vị trí trung gian Khi tay rạch ở vị trí biên (thành lò), máy di chuyển, tiến về phía gương lò một khoảng bằng chiều dầy lớp phoi cắt, (từ

5 – 30 mm) Chiều dầy phoi cắt ở tâm và ở mép biên khác nhau không đáng kể các răng cắt trên nhánh xích không tải ở bộ phận khấu kiểu này không tiếp xúc với than Tay rạch cũng được đặt nghiêng để nhận được tiết diện đường lò hình thang Chiều cao của đường lò có thể thay đổi nếu thay đổi tay rạch có chiều dài phù hợp, còn chiều rộng đường lò thay đổi do thay đổi góc quay của tay rạch

Bộ phận khấu kiểu này được dùng trên máy liên hợp đào lò ПК-2M

a) b) c) d) e)

Hình 5-1 Sơ đồ các kiểu bộ phận khấu có răng cắt chuyển động tịnh tiến

- Hình c gồm hai tay rạch phẳng đặt nằm ngang Xích cắt chạy luồn qua cả hai tay rạch Tay rạch phía dưới chỉ di chuyển dọc theo gương lò, còn tay rạch phía trên, ngoài di chuyển dọc còn có di chuyển lên xuống Xích cắt là loại xích hai bản lề

Sự di chuyển (dao động) lên xuống của tay rạch phía trên làm góc ôm đĩa xích dẫn động thay đổi, vì vậy góc nghiêng lớn nhất của tay rạch phía trên tạo ra so với phương ngang không lớn hơn 450 – 500

Bộ phận khấu kiểu này được dùng trên máy liên hợp đào lò ấH-2

- Hình d, bộ phận khấu gồm một số tay rạch phẳng, khi làm việc xích quay trong mặt phẳng thẳng đứng Hành trình làm việc, khung dẫn hướng xích cắt chuyển động từ dưới lên, sau đó chuyển động không tải xuống dưới, tiếp đó bộ phận khấu chuyển động quay trong mặt phẳng nằm ngang và tiếp tục cắt, tạo chiều rộng cần thiết của đường lò Khi khung dẫn hướng xích cắt nằm ở phía dưới, máy di chuyển về phía trước một khoảng (0,3 – 0,5) m Đường lò có dạng hình thang, cong ở thành bên

Bộ phận khấu kiểu này dùng trên máy “Pêchphi” của Hungari và một số nước khác

Nhược điểm: Tiết diện đường lò hình thang có các cạnh bên cong, gây khó khăn cho công tác chống lò tiếp theo sau Kết cấu bộ phận khấu phức tạp, làm tổn thất năng lượng do ma sát của xích với khung dẫn hướng, không làm việc tự động được

Ưu điểm: Thay đổi kích thước đường lò không cần thay đổi kích thước bộ phận làm việc, khi tăng hoặc giảm góc ử

- Hình e, là bộ phận khấu kiểu xích cắt vòng, loại xích cắt hai bản lề Khung dẫn hướng của xích có thể quay được xung quanh trục thẳng đứng một góc 1800 Sau mỗi lần quay nõ có thể cắt được một lớp than với chiều dầy c đến 200 mm Tiết diện đường lò hình thang, có thể dùng luôn thanh cào có răng cắt, của bộ phận chất tải để đào rãnh thoát nước cho đường lò

Bộ phận khấu kiểu này được dùng trên máy đào lò “ Alltra” của Cộng hoà dân chủ Đức

Ưu việt của bộ phận khấu kiểu tay rạch vòng là sau một lần quay, chiều dầy cắt của lớp than

có thể đạt đến 200 mm Nguyên lý làm việc của bộ phận khấu kiểu này gần giống như của bộ phận khấu trên hình a Nhưng loại này ưu việt hơn ở chỗ, mỗi lần quay khung dẫn hướng xích

cắt được một lớp đất đá có chiều dầy lớn hơn, và khi số chu kỳ như nhau, vận tốc đào lò của

bộ phận khấu kiểu này lớn hơn

Qua xem xét các bộ phận khấu kiểu xích cắt với răng cắt chuyển động tịnh tiến đã nêu ở trên,

ta nhận thấy sự phá vỡ đất đá là sự phá vỡ bề mặt gương lò

b) Bộ phận khấu có răng cắt chuyển động quay:

Bộ phận khấu với răng cắt chuyển động quay thường ở dạng vành răng (mũi khoan) hoặc guồng xoắn (Hình 5-2)

- Loại vành răng: Vành răng thường có hai hoặc ba chạc gắn cứng trên một trục (hình 104,

a) Trên mỗi chạc gắn những giá gá dao đặc biệt, trong đó kẹp chặt các dao cắt Khi trục quay, các chạc cùng các răng cắt gắn và các giá gá dao gắn trên nó sẽ quay theo và đất đá sẽ bị cắt, tạo thành những rãnh tròn đồng tâm Phần đất đá không bị cắt ở giữa các rãnh, tạo thành những gờ tròn đồng tâm, với chiều dầy của các gờ này bằng khoảng cách giữa các bước gá dao, và ta có thể chọn để sao cho chúng dễ bị phá vỡ Thể tích đất đá bị cắt (các rãnh) khoảng (15 -35)%, phần còn lại là các gờ bị phá vỡ do va đập

Sự phá vỡ đất đá ở các gờ đồng tâm có thể thực hiện bằng các cách sau:

+ Dùng nêm (Hình 5-2, h): Các nêm phá được bố trí ngay sau các răng cắt Khi các rãnh đồng tâm vừa được tạo thành thì các nêm sẽ đi vào trong các rãnh đó, ép vỡ các gờ nằm xen giữa các rãnh Nhược điểm của phương pháp này là khi nêm phá vỡ đất đá, xuất hiện ma sát của nêm với gờ trụ đất đá, làm tăng mô men cản trên trục động cơ

+ Dùng các con lăn ép vào các rãnh: Các con lăn sẽ ép và lăn trên bề mặt các rãnh làm cho các gờ nằm xen kẽ giữa các rãnh bị phá vỡ Dùng con lăn, ma sát giữa con lăn với đất đá giảm, nhưng kích thước của bộ phận khấu tăng, các con lăn sẽ rất cồng kềnh

Hình 5-2 Sơ đồ các kiểu bộ phận khấu có răng cắt chuyển động quay

a) Loại vành răng một trục dẫn b) Loại vành răng hai trục dẫn quay ngược chiều nhau c) Loại hai vành răng và xích cắt d) Loại ba vành răng và xích cắt e) Loại guồng xoắn g) Loại nhiều vành răng, bố trí hai dãy h) Nêm

Ở các bộ phận khấu kiểu vành răng, thể tích đất đá bị phá vỡ bằng răng cắt vào khoảng 15 –

35 %, phần đất đá còn lại bị phá vỡ do ép nén Sự kết hợp giữa cắt và ép vỡ, làm giảm năng lượng tiêu hao cho sự phá vỡ toàn bộ bề mặt gương lò

Bộ phận cắt kiểu vành răng về nguyên lý giống như khoan xoay nên tiết diện đường lò có dạng hình tròn Để tạo cho đường lò có dạng vòm, cần phải có thêm các bộ phận cắt phụ, cắt phần đất đá nằm ở phía bên dưới đường lò, sát hai bên thành lò Ví dụ có thể dùng các dao phay bố trí lùi lại phía sau bộ phận khấu chính

Bộ phận cắt kiểu vành răng dùng trên máy liên hợp đào lò Áỉè-1 Nó cũng được dùng trên máy đào lò Robill của Mỹ

Ưu điểm: Độ bền cơ học của cơ cấu cao, kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền động cao, phương pháp phá vỡ đất đá hợp lý (kết hợp giữa cắt và phá vỡ nên giảm bót được năng lượng tiêu hao), do đó có thể dùng được cả ở những nơi đất đá mềm

Nhược điểm: Các răng cắt làm việc trong điều kiện không như nhau Trong cùng một thời gian như nhau, các răng cắt ở tâm có tốc độ cắt nhỏ và phá vỡ một thể tích đất đá nhỏ hơn so với các răng cắt ở mép ngoài chạc cắt Do vậy sự mòn của các răng không đều nhau, gây nên

mô men phản lực lớn, làm máy làm việc không ổn định

Để khắc phục nhược điểm này, người ta làm bộ phận khấu có hai vành răng đồng trục, quay với tốc độ khác nhau và hướng quay cũng khác nhau Tốc độ dài trên mép ngoài mỗi vành răng là như nhau, do đó số răng làm việc với tốc độ nhỏ giảm, mô men phản lực gần như được cân bằng hoàn toàn, nhưng kết cấu hộp giảm tốc lại phức tạp hơn Vì vậy bộ phận khấu kiểu khoan có hai đầu khoan đồng trục chỉ dùng ở những máy liên hợp dào các lò có đường kính lớn trong đất đá cứng Kiểu hai vành răng quay ngược chiều nhau được ứng dụng trên máy đào lò liên hợp của Mỹ: “Rôbill” (Ta còn gọi là kiểu khoan vì vành răng vừa quay vừa tiến về phía trước)

Tại Đức, hãng “ Henrren Kneht” đã chế tạo loại máy đào đường hầm dành cho xe điện ngầm

ở thành phố Hăm - Buốc, đường kính đầu khoan 14,2 mét, tổng chiều dài máy 165 mét, khối lượng 2300 tấn

Bộ phận khấu kiểu khoan còn có thể có những kiểu kết cấu sau:

Loại hai đầu khoan đặt trên hai trục song song (Hình 5-2, c) Hai đầu khoan được dẫn động quay ngược chiều nhau, phần đất đá trên nóc và nền lò được cắt bởi bộ phận khấu kiểu xích cắt (máy Mariatta Mainher 780A của Mỹ)

Loại ba đầu khoan kết hợp xích cắt bao quanh trên nóc, dưới nền và bên hông (Hình 5-2, d)

- Loại nhiều đầu khoan (từ 4 đến 12 cái) đặt thành một dẫy hoặc hai dẫy (Hình 5-2, g) Những

mô đất đá còn lại trên nền và trên nóc được cắt bằng xích cắt Loại này dùng trong máy khai thác nhiều hơn

Các đầu khoan được lắp như thế nào để quĩ đạo của các răng cắt nằm ngoài mép các đầu khoan đặt cạnh nhau, có thể bọc lẫn cho nhau

Khi muốn thay đổi chiều cao đường lò, ta thay bằng những đầu khoan có đường kính khác nhau, hoặc nếu chúng bố trí thành hai dẫy thì dẫy phía trên có thể dịch chuyển lên cao hay xuống thấp

- Loại guồng xoắn:

Guồng xoắn là tên gọi những vít xoắn có kích thước lớn cả về bước và đường kính Trên bề mặt của mép xoắn hàn các giá gá dao để lắp các răng cắt Guồng xoắn có thể có trục thẳng đứng hoặc trục nằm ngang

Loại guồng xoắn trục thẳng đứng (Hình 5-2, e), cả hai guồng xoắn đều có thể dịch chuyển ngang để mở rộng đường lò theo kích thước yêu cầu Ngoài sự dịch chuyển ngang, guồng xoắn còn di chuyển liên tục theo gương lò

Loại guồng xoắn trục nằm ngang, guồng xoắn phía trên có thể dịch chuyển lên xuống để thay đổi chiều cao đường lò theo yêu cầu Loại guồng xoắn trục nằm ngang được khởi thảo từ CHDC Đức Mỹ có máy Jeffrei 100L có hai guồng xoắn đặt nằm ngang song song nhau Các mặt phẳng chứa răng cắt, vuông góc với trục guồng xoắn, thực chất là các dao phay đĩa,

do đó các máy liên hợp đào lò trong đất đá có độ cứng trung bình, răng cắt là những dao phay

(máy liên hợp đào lò ПКГ-3) Nhược điểm của bộ phận khấu cắt bằng dao phay là lực cản di chuyển lớn, khoảng 1,5 đến 2,5 kN/cm tiếp xúc của răng dao phay với đất đá Lực kéo di chuyển khi đào lò, đường kính 3 m là 150 kN

c) Bộ phận khấu có răng cắt chuyển động hành tinh (bộ phận khấu kiểu hành tinh):

Răng cắt của các bộ phận khấu kiểu này được kẹp chặt trên các đĩa hoặc các đầu khoan, nó đồng thời tham gia hai chuyển động, quay tương đối quanh trục của mình với td và quay theo với t Chuyển động theo có thể nhận được do thanh dẫn quay hoặc do thanh dẫn dao động xung quanh một trục hay hai trục Khi thanh dẫn quay, đường lò có tiết diện tròn (nếu kết hợp thêm các dao phay bên dưới nền, ở phía hông lò sẽ được tiết diện vòm) Khi thanh dẫn dao động, đường lò có tiết diện hình thang hoặc hình tứ giác

- Bộ phận khấu kiểu hành tinh với khâu dẫn chuyển động quay:

Nguyên lý hoạt động của nó như sau: Dụng cụ cắt được kẹp chặt trên các đĩa 1 (Hình 5-3)

Hình 5-3 Sơ đồ bộ phận khấu hành tinh phẳng ăn khớp trong, i < 0, ó = 1800

Trục 2 của đĩa 1 đặt trên thanh dẫn 3 Các bánh răng 4 ăn khớp với bánh răng định tinh 5 Thanh dẫn 3 quay với vận tốc góc t làm cho các đĩa 1 quay theo hướng ngược lại với vận tốc góc td Kết quả tạo nên chuyển động quay phức tạp của các răng cắt: chuyển động theo đường cong xiclôit

Các thông số chính đặc trưng cho kết cấu bộ phận khấu kiểu hành tinh là:

- Góc giữa trục của đĩa và trục của thanh dẫn 

- Tỉ số giữa tốc độ góc tương đối của đĩa td và tốc độ góc của thanh dẫn t:

- Tỉ số giữa bán kính R của thanh dẫn và bán kính r của đĩa:

- Bộ phận khấu hành tinh với khâu dẫn chuyển động dao động:

+ Bộ phận khấu hành tinh với khâu dẫn chuyển động dao động quanh một trục:

Bộ phận khấu kiểu hành tinh với khâu dẫn chuyển động dao động quanh một trục (Hình 5-5, a) gồm có 3 đĩa cắt (cũng có thể ít hoặc nhiều hơn) Trục của các đĩa cắt được đặt nghiêng một góc  như nhau, so với khâu dẫn động Tất cả các đĩa cắt có cùng một bán kính r, nhưng bán kính khâu dẫn đối với mỗi đĩa lại khác nhau (R1, R2, R3) Do đó  của các đĩa cắt sẽ khác nhau

Hình 5-4 Sơ đồ bộ phận khấu hành tinh với các góc  khác nhau

Khâu dẫn thực hiện chuyển động dao động với tốc độ góc t, xung quanh trục thẳng đứng Sau mỗi lần dao động, bộ phận khấu di chuyển đến gương lò một đoạn với trị số “C”, sự di chuyển có thể thực hiện liên tục Bộ phận khấu kiểu này cho tiết diện đường lò hình thang, bề mặt thành bên của lò hơi có dạng hình trụ (tuỳ theo số đĩa cắt) nếu 1 = 900 thì thành lò phẳng Bộ phận khấu kiểu này dùng trên máy liên hợp đào lò ПКC-3

+ Bộ phận khấu hành tinh với khâu dẫn chuyển động dao động quanh hai trục:

Kết cấu của nó gồm có một đầu phay, lắp trên cần của máy, (Hình 5-5, b) Đầu phay gắn trên đầu mút của cần máy và nhận chuyển động quay quanh trục của cần, đồng thời cần lại có thể quay xung quanh trục thẳng đứng, cũng như trục năm ngang, nhờ các cặp xi lanh thuỷ lực tương ứng Tốc độ góc của cần so với tốc độ góc của đầu phay rất nhỏ, vì vậy tốc độ cắt có thể tính bằng tốc độ vòng của đầu phay

Bộ phận khấu kiểu này ứng dụng trên máy liên hợp đào lò ПК-3M

5.3.2 Bộ phận xúc chuyển đất đá:

Sau khi đất đá được bộ phận khấu phá vỡ, rơi ra khỏi gương lò, bộ phận xúc chuyển của máy liên hợp sẽ thực hiện việc xúc và chuyển lượng đất đá này về phía sau, chất lên phương tiện vận tải Để thực hiện chức năng này, bộ phận xúc của máy thường gồm hai phần:

- Phần xúc trực tiếp từ nền lò lên miệng cấp liệu của bộ truyền tải trung gian

- Phần chuyển tải trung gian, đưa vật liệu ra phía sau máy chất lên phương tiện vận tải Bộ phận chuyển tải trung gian là băng tải hay máng cào

Yêu cầu đối với bộ phận xúc là có thể làm

việc được với các loại đất đá khác nhau, năng

suất chất tải phải lớn hơn hoặc bằng năng

suất bộ phận đào cắt

Bộ phận xúc chuyển thường dùng một số

dạng chính sau:

- Bộ phận xúc kiểu thanh gạt xích, loại một

xích kín thẳng đứng, nhánh làm việc bên dưới

(Hình 5-6, a)

- Bộ phận xúc kiểu thanh gạt xích, loại một

xích kín nằm ngang, (Hình 5-6, b) Xích dẫn

động thanh gạt là loại xích hai bản lề vuông

góc nhau Loại này giống máy xúc liên tục

kiểu thanh gạt xích đã học trong phần máy

xúc bốc ngầm

- Bộ phận xúc kiểu cánh gạt, (Hình 5-6, c)

Cánh gạt được dẫn động quay tròn, đất đá

được miêng xúc nâng lên sẽ được các cánh

gạt đẩy rơi vào miệng chất tải của máng cáo

phía sau

- Bộ phận xúc chuyển kiểu tay vơ (hình d):

Kết cấu và hoạt động như máy xúc tay vơ đã

học ở phần máy xúc bốc ngầm

Loại thanh gạt xích, một xích kín nằm ngang

và loại tay vơ được dùng nhiều hơn, và

thường dùng với máy đào lò hoạt động theo

chu kỳ

Hình 5-6 Sơ đồ bộ phận xúc chuyển kiểu cào, gạt của máy đào lò

- Bộ phận xúc kiểu gầu: Thường hay dùng với thiết bị đào xúc toàn tiết diện

Các gầu xúc được bố trí trên mép ngoài chu vi đầu khoan (máy liên hợp đào lò ПКГ-3, ШБM-1) và cùng quay với đầu khoan Khi gầu quay từ trên xuống dưới sẽ múc, vục vào đống đất đá, khi gầu quay lên sẽ thực hiện việc làm đầy gầu và khi gầu đưa lên đến vị trí trên cao, đất đá trong gầu sẽ rơi vào miệng nhận tải của bộ phận chuyển tải trung gian là băng tải hoặc máng cào

a)

b)

c)

d)

Hình 5-7 Sơ đồ bộ phận xúc chuyển kiểu gầu của máy đào lò

5.3.3 Bộ phận di chuyển

Làm nhiệm vụ di chuyển máy dọc theo đường lò trong quá trình đào xúc, một số trường hợp còn tạo nên lực đẩy bộ phận đào xúc vào gương lò

Bộ phận di chuyển của máy liên hợp đào lò dùng hai loại:

1/ Bộ phận di chuyển kiểu xích tấm vô cực:

Bộ phận di chuyển kiểu xích của máy đào lò cũng giống như bộ phận di chuyển kiểu xích của máy xúc, máy khoan, máy gạt dùng ở các mỏ lộ thiên: gồm có bánh xích chủ động, bánh xích dẫn hướng, khung bệ cố định, các con lăn đỡ, con lăn tỳ Xích là những tấm phẳng lắp nối với nhau bằng bản lề, mặt trong có vấu ăn khớp với bánh xích Điểm đặc biệt của di chuyển kiểu xích đối với máy liên hợp đào lò là máy còn có thể có các bánh xích tỳ và di chuyển trên nóc

lò Các bánh xích nàykhông có cơ cấu dẫn động và được các kích thuỷ lực đẩy, giữ cho nó luôn tỳ sát với nóc lò với một lực không đổi Loại này làm tăng khả năng làm việc của máy ở các đường lò có độ dốc lớn (có thể đến 900)

Ưu điểm, nhược điểm của máy đào lò di chuyển kiểu xích là:

- Ưu điểm: Không cần phải chuẩn bị nền đường cho máy di chuyển, độ ổn định, độ bám mặt đường cao, tạo lực đẩy cho bộ phận cắt và xúc bốc tốt

- Nhược điểm là khối lượng lớn, kết cấu phức tạp, các chi tiết chóng bị mòn hỏng

2/ Bộ phận di chuyển kiểu bước:

Các máy đào lò có cơ cấu di chuyển kiểu bước được dẫn động bằng các kích thuỷ lực Đặc điểm của các máy đào lò có cơ cấu di chuyển kiểu bước là thân máy phải có hai phần riêng biệt nối với nhau bằng kích đẩy di chuyển Khi phần thân máy chính có bộ phận cắt đất đá làm việc, tiến về phía gương lò, thì phần thân máy phụ được giữ cố định bằng các kích thuỷ lực tỳ lên nóc và nền lò, hay tỳ lên hai bên thành lò Các kích đẩy di chuyển máy, một đầu nối với phần thân phụ đang được giữ cố định, một đầu nối với thân chính, vì thế nó sẽ đẩy thân chính và bộ phận cắt tiến về phía trước Khi pít tông các kích di chuyển đã đi hết hành trình, phần thân chính của máy lại được định vị để kéo thân phụ tiến lên, pít tông kích di chuyển lại trở về vị trí ban đầu

Để giảm nhẹ lực đẩy, kéo máy di chuyển, phần thân phụ và thân chính của máy phải có các bánh sắt chạy trên đường ray hoặc có các con lăn định hướng trên khung máy Ta sẽ xem xét

cụ thể hơn trên máy dào lò ШБM-1 hoặc ШБM-2

- Ưu điểm của bộ phận di chuyển kiểu bước là tạo được lực đẩy lớn để bộ phận cắt ấn sâu răng cắt vào trong lớp đất đá

- Nhược điểm là kích tỳ đẩy vào hai bên thành lò có thể làm biến dạng thành lò: lún, sụt Vì vậy khi đất đá mềm yếu máy cũng khó di chuyển Ngoài ra, muốn việc di chuyển được dễ dàng phải đặt ray nghĩa là phải chuẩn bị đường di chuyển cho máy

Ngoài các bộ phận chính kể trên, máy liên hợp đào lò còn có bộ phận tưới nước dập bụi, thiết

bị hút lọc bụi, hệ thống điều khiển, hệ thống chiếu sáng

5.4 Một vài loại máy liên hợp đào lò

5.4.1 Máy liên hợp đào lò hoạt động liên tục:

Các máy đào lò hoạt động liên tục cắt toàn bộ diện tích bề mặt của gương lò có ưu điểm là năng suất của máy cao, nhưng cũng có nhược điểm là không có khả năng cắt riêng than hoặc

đá khi gương lò có lẫn than đá kẹp, không quan sát được các răng cắt khi chúng làm việc, và phải lùi máy để quan sát và thay thế răng cắt bị mòn hỏng

Các máy hoạt động liên tục bao gồm: ШБM-1, ШБM-2, ШБM-3, ПКГ-2, ПКГ-3, ПКГ-4, 4ẽY, ПК-6, ПК-8, Ta sẽ nghiên cứu một số loại máy sau:

1 Máy liên hợp đào lò ШБM-2M

Máy liên hợp đào lò ШБM-2M (Hình 5-8), được dùng để đào các đường lò trong than, trong đất đá mềm yếu, hoặc đồng thời cả hai loại (than có lẫn đất đá kẹp) Những máy có cùng kiểu kết cấu và nguyên lý làm việc gồm có: Các bộ phận chính của máy gồm:

- Bộ phận khấu gồm có ba chạc (ba nan thép) gắn cứng với trục chính của máy Trên mặt phẳng của ba chạc này, gắn cố định các ụ gá dao để kẹp chặt các răng cắt Các ụ gá dao được đặt xen kẽ nhau, sao cho khi trục chính quay, mỗi răng cắt sẽ chuyển động theo một quĩ đạo tròn Nếu máy di chuyển, tiến về phía trước, các răng cắt sẽ cắt đất đá tạo thành những rãnh tròn, dồng tâm, nằm cách nhau một khoảng nhất định Ngay sau ụ gá dao (theo chiều quay của trục), người ta gắn cứng các thanh gạt hình nêm, để ép vỡ đất đá ở các trụ, nằm xen giữa các rãnh

- Bộ phận xúc bốc đât đá và chuyển về phía sau máy là các gầu xúc Gầu được lắp ở mép ngoài chạc cắt, miệng gầu hướng về phía đống đất đá Khi trục chính của máy quay, các gầu xúc này chuyển động theo vòng tròn, từ trên cao vục, múc đất đá đã bị phá vỡ nằm ở dưới nền

lò, rồi đưa lên cao, tự đổ vào miệng nhận tải đặt phía trên tấm ngăn Từ phễu nhận tải, đất đá được băng tải trung gian chuyển về phía sau, rót lên thiết bị chuyển tải khác

- Bộ phận di chuyển: Máy có bộ phận di chuyển kiểu bước Thân máy gồm hai phần: thân chính và thân phụ Thân chính nằm phía trước gương lò và có bộ phận cắt Thân phụ nằm phía sau, đỡ băng tải và làm điểm tỳ để đẩy thân chính tiến về phía trước Nối giữa thân chính

và thân phụ là kích đẩy, đuôi xi lanh kích đẩy gắn với thân phụ, cán pít tông kích đẩy gắn với dầm ngang của thân chính Các thân máy được định vị với thành lò, nóc lò bằng các kích và được đỡ bằng các con lăn nằm trên đường ray ở nền lò hoặc ở khung của thân máy

Hình 5-8 Máy đào lò ШБM-2M

1- Bộ phận khấu 2- Gầu xúc đất đá 3- Bộ phận khấu phụ (lưỡi phay cắt ở chân hông lò) 4- Dầm tỳ phía trước 5- Dầm tỳ phía sau 6- Phiến tỳ của dầm 7- băng tải 8- Tấm ngăn 9- Tấm bảo vệ 10- Các răng cắt 11- Mũi

khoan định tâm

Khi máy làm việc cắt đất đá, thân phụ được cố định với đường lò nhờ các kích tỳ xuống nền

lò và tỳ lên nóc lò Thân chính được đỡ trên các con lăn và được các kích đẩy, đẩy tiến về

phía trước (phía gương lò) Khi pít tông xi lanh đẩy đi hết hành trình, thân chính lại được giữ

cố định với đường lò bằng hai kích đặt trên dầm nằm ngang Thân phụ thu các kích tỳ về và được đỡ trên các con lăn, đồng thời được kích đẩy kéo đi lên sát với thân chính

Ngoài các bộ phận chính kể trên, máy cũng còn có các hệ thống truyền động thuỷ lực, hệ thống dập bụi, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều khiển v.v

Nguyên lý làm việc: Máy chuyển động tiến về phía trước, trục chính được dẫn động quay Khi này ba chạc cắt sẽ quay theo và các răng cắt gắn trên các chạc sẽ cắt đất đá, tạo thành những rãnh tròn đồng tâm, chiều sâu rãnh đến 250 mm Các gờ đất đá nằm xen giữa các rãnh tròn này sẽ bị ép vỡ do các thanh gạt hình nêm gắn trên chạc, ngay sau ụ gá dao, đi vào trong các rãnh Đường kính rãnh tròn lớn nhất ở ngoài mép biên của chạc cắt, khoảng 3 mét Để tạo thành đường lò có tiết diện dạng vòm, phía bên dưới nền, ở cả hai bên thành lò, ngay sau bộ phận cắt kiểu khoan, người ta đặt thêm các dao cắt kiểu đĩa cắt hoặc kiểu guồng xoắn, có trục quay vuông góc với nền lò

Đất đá bị phá vỡ sẽ được chuyển về phía sau, nhờ các gầu xúc và băng tải

Khi bộ phân cắt đã đi hết hành trình đẩy của kích di chuyển (khoảng 0,7 m), người ta có thể cho bộ phận cắt lùi trở lại để xem xét tình trạng của các răng cắt, nếu có răng cắt nào bị gẫy hỏng thì tiến hành thay ngay răng cắt mới Sau đó bộ phận cắt lại được đẩy lên hết hành trình của kích dẩy và máy thực hiện kéo thân phụ lẽn nhờ cơ cấu di chuyển kiểu bước

Ưu điểm: Bộ phận khấu có kết cấu đơn giản, độ bền cơ học cao, hiệu suất truyền động cao, chi phí năng lượng để phá vớ đất đá nhỏ, do phương pháp phá vỡ đất đá là hợp lý

Nhược điểm: Các răng cắt làm việc với chế độ cắt khác nhau, ở tâm bộ phận khấu vận tốc cắt nhỏ, ở mép biên vận tốc cắt lớn, gây nên sự mòn răng cắt không đều

Bộ phận khấu có các răng cắt quay cùng chiều nên làm tăng mô men phản lực, có thể gây lật máy

Một vài thông số chính của máy:

Năng suất đào lò: trong than: 7 m/h, trong đá: 3 m/h

Diện tích gương lò F = 7,5 m3 (chiều rộng chân lò: 3,0 m; cao: 2,7 m)

Bán kính cong nhỏ nhất của đường lò mà máy có thể đi qua (góc lượn): 25 m

Góc dốc cho phép của đường lò: 100 - 150

Kích thước: Dài: 6 m, (khi làm việc: 14,0 m) Rộng: 3 m, (khi di chuyển: 5,26) m

Cao: 3 m

Khối lượng: 35.000 kg

2 Máy liên hợp đào lò ПКГ-3

Máy liên hợp đào lò ПКГ-3 (Hình 5-9) được dùng để đào các đường lò trong than với độ cứng bất kỳ không có đất đá kẹp

Các bộ phận chính của máy gồm có:

Hình 5-9 Máy đào lò ПКГ-3

- Bộ phận khấu: Kết cấu gồm có hai trục quay đồng tâm Trục bên trong được dẫn động quay theo một chiều nhất định, ở đầu trục gắn mũi khoan có ba ngạnh cắt, kiểu như mũi khoan xoay cầu, đường kính mũi khoan 600 mm Trục bên ngoài được dẫn động quay ngược chiều với trục bên trong, ở đầu trục gắn hai chạc cắt, và cũng là hai trục của các đĩa cắt Các đĩa cắt lắp lỏng trên trục nhưng các trục này cũng được dẫn động quay, vì còn có các nêm gắn cứng trên trục, nằm xen giữa các đĩa cắt Khi các trục được dẫn động, mũi khoan và các đĩa cắt quay Mỗi đĩa cắt sẽ quay quanh trục của mình và quay quanh trục dẫn động, các răng cắt gắn trên mép đĩa sẽ cắt đất đá tạo thành các rãnh đồng tâm, gờ của các rãnh sẽ được các nêm gắn trên trục đĩa cắt ép vỡ

Máy còn có hai bộ phận khấu phụ kiểu guồng xoắn, bố trí sau bộ phận khấu chính, ở phía bên dưới nền lò, sát với thành bên lò, nhằm tạo nên tiết diện hình vòm của đường lò

- Bộ phận xúc bốc đất đá gồm có các gầu xúc và máng cào trung gian Gầu xúc được gắn với trục của các đĩa cắt, nên cũng chuyển động quay trong quá trình máy làm việc Nguyên lý làm việc của bộ phận xúc cũng giỗng như ở máy ШБM-2M, chỉ khác là bộ phận chuyển tải trung gian ở đây không phải là băng tải mà là máng cào, loại một xích kéo

- Bộ phận di chuyển: kiểu xích tấm vô cực, có hai bánh xích Máy di chuyển theo đường cong bằng cách nâng, hạ bộ phận khấu đối với khung của xích Di chuyển quay sang phải, trái bằng xích và các kích tỳ vào thành lò ở phía trước và phía sau máy

Ngoài các bộ phận chính kể trên, máy cũng còn có các hệ thống truyền động thuỷ lực, hệ thống dập bụi, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều khiển v.v Máy cũng có tấm ngăn bộ phận khấu với phần sau, mục đích để tránh bụi và đất đá bắn về phía sau

Nguyên lý làm việc: Máy di chuyển tiến về phía gương lò và các trục được dẫn động quay Trục chính bên trong sẽ tiến hành khoan phá đất đá ở chính giữa tâm đường lò Trục chính bên ngoài quay theo chiều ngược lại, các đĩa cắt vừa quay quanh trục của mình vừa lăn theo chiều quay của chạc cắt, thực hiện việc phay cắt đất đá thành những vòng rãnh đồng tâm Chiều rộng của rãnh khoảng (50 – 60) mm, chiều sâu khoảng (45 – 55) mm Các gờ đất đá nằm giữa các vòng rãnh bị các thanh gạt hình nêm gắn sau các chạc cắt phá vỡ Bộ phận khấu phụ cũng tiến hành cắt đất đá để tạo thành đường lò có tiết diện dạng vòm

Việc xúc chuyển đất đá bị phá vỡ khỏi khối nguyên được thực hiện bằng bốn gầu xúc Khi gầu chuyển động từ trên cao xuống dưới sẽ vục vào đống đất đá, chứa đất đá vào trong và nâng lên cao Đến vị trí trên cùng, đất đá tự rơi ra, đổ vào miệng nhận tải của máng cào trung gian, sau đó được chuyển về phía sau

Máy di chuyển kiểu xích, có thể di chuyển liên tục hoặc gián đoạn

Ưu điểm: Bộ phận khấu có độ bền cơ học cao, hiệu suất truyền động cao, chi phí năng lượng

Một số thông số kỹ thuật chủ yếu của máy:

Năng suất đào lò: 14,4 m/h

Tiết diện lò: 4,5 m2 (chiều rộng chân lò: 2,3 m Cao: 2,15 m)

Độ dốc đường lò: ± 150

Kích thước máy: Dài ; 6,32 m Rộng: 2,3 m Cao: 2,3 m

Khối lượng máy: 17.000 kg

Máy “Rôbill” của Mỹ cũng có bộ phận khấu kiểu này, đường kính bộ phận khấu: 7,7 m

3 Máy liên hợp đào lò ПКПК-8:

Máy liên hợp đào lò ПК-8 (Hình 5-9) dùng để dào cắt các đường lò chuẩn bị và lò cái trong than và trong đất đá có độ cứng f < 4, với tiết diện đường lò hình thang Máy có thể dùng hai

bộ phận khấu có đường kính 3,0 m và 3,2 m

Hình 5-10 Máy liên hợp đào lò ПК-8

a) Hình dạng chung

1- Bộ phận khấu 2- Đầu khoan 3- Chạc chữ thập 4- Thanh dẫn của chạc 3 5- Răng cắt 6-

Tấm ngăn cách 7- Kích thuỷ lực đẩy ngang phía trước 8- Tang cắt phụ 9- Đĩa cắt phụ 10-

Dẫn động bộ phận khấu 11- Thùng dầu thuỷ lực 12- Băng tải 13- Động cơ điện 14- Quạt

hút bụi 15, 16- Bộ phận điều khiển 17- Phin lọc bụi 18- Tủ điện

19- Kích thuỷ lực đẩy ngang phía sau 20- Động cơ điện của tang và đĩa cắt

21- Bộ phận di chuyển 22- Ngỗng trục cố định 23- Trục các-đăng 24- Hộp giảm tốc

25-Kích thuỷ lực 26- Tấm chống lệch nghiêng máy 27- Gầu xúc 28- Các gờ đồng tâm nằm xen

giữa các rãnh 29- Mũi khoan định tâm

b) Sơ đồ phá vỡ gương lò bằng bộ phận khấu

1, 2- Khe rãnh do các răng cắt trên chạc chữ thập cắt 3, 7- Khe rãnh do các răng cắt trên mũi

khoan cắt 8, 9- Khe rãnh do các răng của mũi khoan định tâm cắt

Các bộ phận chính của máy:

- Bộ phận khấu: Bộ phận cắt chính kiểu vành răng có hai trục quay ngược chiều nhau Trục

bên trong lắp mũi khoan 2 và mũi khoan định tâm 29 quay theo chiều kim đồng hồ, còn trục

bên ngoài là chạc chữ thập 3 gắn răng cắt, quay theo chiều ngược kim đồng hồ Bộ phận cắt

phụ, để tạo tiết diện vòm, bao gồm các đĩa cắt 9 và tang cắt 8 Hai bộ phận cắt này được dẫn

động bằng hai động cơ riêng

- Bộ phận xúc bốc: kiểu gầu đổ lên băng tải trung gian và sau đõ chuyển tiếp bởi các phương

tiện vận tải khác Nguyên lý làm việc cũng giống như ở máy ПКГ-3

- Bộ phận di chuyển: Máy di chuyển kiểu xích tấm

Để di chuyển theo độ cong của đường lò dùng cặp kích thuỷ lực 25 nâng, hạ bộ phận khấu

(chính và phụ) quay quanh ngỗng trục 22 Để di chuyển vòng (rẽ), đấy máy xa thành lò bằng

các cặp kích thuỷ lực phía trước 7 và phía sau 19, kết hợp với quay máy bằng xich di chuyển

a)

b)