Bộ công thơng
Tập đoàn công nghiệp than-khoáng sản việt nam
viện cơ khí năng lợng và mỏ-tkv báo cáo tổng kết đề tài kh&cn cấp bộ

nghiên cứu thiết kế chế tạo một số phụ
kiện thủy lực của dàn chống thủy lực di
động có lực chống đến 320 tấn chủ nhiệm đề tài: ths. Hứa ngọc sơn

C QUAN CH QUN: B CễNG THNG
C QUAN CH TRè: VIN C KH NNG LNG V M - TKV

CH NHIM TI Ha Ngc Sn
DUYT Hà Nội - 02/2009

1

DANH SCH CC C QUAN THC HIN V PHI HP CHNH
TT

Tên cơ quan Nội dung thực hiện, phối hợp

1 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV. Chủ trì, thực hiện chính.
2 Bộ môn Máy và Thiết bị mỏ, Trờng ĐH
Mỏ - Địa Chất.
Phối hợp nghiên cứu lý thuyết,

KHCN.
Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ -
TKV.

3 Đỗ Trung Hiếu Thạc sỹ
Chế tạo
máy
Cán bộ kỹ
thuật.
Phòng KHCN.
Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ -
TKV.

4 Hoàng Văn Vĩ Thạc sỹ
Máy và
Thiết bị mỏ

Cán bộ kỹ
thuật.
Phòng KHCN.
Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ -
TKV.

5 Đàm Hải Nam Thạc sỹ
Chế tạo
máy
Cán bộ kỹ

Cao đẳng
Cơ điện
Phó quản đốc Công trờng khai
thác 6. Công ty than
Khe Chàm - TKV.

10 Đặng Thị Ngọc Tú Trung cấp
Kinh tế
Nhân viên
Kinh tế
Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ -
TKV.

3

MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC CƠ QUAN THỰC HIỆN VÀ PHỐI HỢP CHÍNH 1
DANH SÁCH CÁC CÁ NHÂN THỰC HIỆN VÀ PHỐI HỢP CHÍNH 2
MỤC LỤC 3
DANH MỤC CÁC BẢNG 5
DANH MỤC CÁC HÌNH 6
PHẦN MỞ ĐẦU 7
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CHỐNG GIỮ LÒ CHỢ
TRONG CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VIỆT NAM 11
1.1. CÔNG NGHỆ CHỐNG GIỮ LÒ CHỢ DÙNG CỘT CHỐNG MA SÁT 11
1.2. CÔNG NGHỆ CHỐNG GIỮ LÒ CHỢ DÙNG CỘT CHỐNG THUỶ LỰC ĐƠN 12
1.2.1. Công nghệ chống giữ lò chợ bằng cột chống thuỷ lực đơn kết hợp với
xà đơn 12
1.2.2. Công nghệ chống giữ lò chợ bằng cột chống thuỷ lực đơn kết hợp với

5.1. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ GIA CÔNG 38
5.2. MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ .38
5.2.1. Mã chương trình gia công chi tiết chốt 38
5.2.2. Mã chương trình gia công chi tiết lõi dài 39
5.2.3. Mã chương trình gia công chi tiết lõi ngắn số 1 40
4

5.2.4. Mã chương trình gia công chi tiết vòng xiết 44
5.2.5. Mã chương trình gia công chi tiết ty van 45
Chương 6. THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI 48
CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ TÀI 50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51
KẾT LUẬN 51
KIẾN NGHỊ 51
LỜI CẢM ƠN 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
WEBSITE THAM KHẢO 54
PHỤ LỤC 55

5

DANH MC CC BNG
TT Tiờu bng Trang
Bng 1.1 c tớnh k thut ca ct chng CC-20. 11
Bng 1.2 c tớnh k thut ca x X-20. 11
Bng 1.3 c tớnh k thut ca ct chng DZ22. 14
Bng 1.4 c tớnh k thut ca giỏ thy lc di ng XDY v GTLD-800. 15
Bng 1.5 c tớnh k thut ca t hp giỏ thy lc ZH1600/16/24Z. 18
Bng 1.6 Thụng s k thut ca gin chng ZZ3200/16-26. 19
Bng 1.7 c tớnh k thut ca gin chng thy lc di ng KT1. 21

xà kim loại.
13
Hình 1.3 Giá thuỷ lực di động. 15
Hình 1.4 Giá thuỷ lực tổ hợp ZH1600/16/24Z. 16
Hình 1.5 Giàn chống thủy lực ZZ3200/16-26 của Trung Quốc đang sử dụng
tại Khe Chàm.
19
Hình 1.6 Tổ hợp giàn chống thuỷ lực KĐT1. 20
Hình 1.7 Giàn chống thủy lực VINA-ALTA. 22
Hình 1.8 Giàn chống 2ANSH trong lò chợ vỉa 8 tây xuyên vỉa Tây Bắc I
mức -80 ÷ +30.
23
Hình 3.1 Sơ đồ thuỷ lực của giàn chống ZZ3200/16-26. 31
Hình 3.2

Cụm van điều khiển của giàn chống ZZ3200/16-26. 32
Hình 3.3 Van điều khiển. 33
Hình 4.1 Một số chi tiết lõi van. 35
Hình 4.2 Hình ảnh về sự ăn mòn điển hình chi tiết lõi van. 37
Hình 5.1 Chi tiết chốt. 39
Hình 5.2 Chi tiết lõi dài. 39
Hình 5.3 Chi tiết lõi ngắn số 1. 40
Hình 5.4 Chi tiết vòng xiết. 44
Hình 5.5 Chi tiết ty van. 45
7

PHẦN MỞ ĐẦU
Dưới chính sách “Đổi mới” và mở cửa thị trường có lộ trình của Đảng và Nhà
nước, cùng với việc gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới (Việt Nam trở thành thành
viên đầy đủ của WTO vào ngày 11/1/2007), nhiều năm gần đây, nước ta luôn là một

8

- đầu tư mở rộng sản xuất nâng cao sản lượng đáp ứng nhu cầu trong nước;
- cải thiện điều kiện làm việc;
- cải tạo, giữ gìn và bảo vệ môi trường;
- tăng trưởng cùng với phát triển bền vững.
Đổi mới và hiện đại hoá công nghệ, thiết bị sẽ đảm bảo cải thiện được công tác an
toàn trong sản xuất, cải thiện điều kiện làm việc trực tiếp và nâng cao năng suất lao động.
Để thực hiện được thì có nhiều biện pháp, cách thức mà ngành than phải triển khai. Một
trong những việc cần làm ngay là đẩy mạnh cơ giới hoá các khâu sản xuất chính (khai
thác, vận chuyển, chế biến than).
Các mỏ than lộ thiên tiến dần đến giai đoạn cuối và sẽ phải kết thúc khai thác
trong một vài năm tới, khi đó toàn bộ lượng than khai thác đều từ các mỏ hầm lò. Khai
thác hầm lò tiềm ẩn nhiều yếu tố rủi ro về tai nạn lao động và nhất là khi càng khai thác
xuống sâu và mở rộng, nâng cao sản lượng. Trong khai thác than hầm lò tai nạn xảy ra
hoặc có nguy cơ xảy ra nhiều nhất là ở các lò chợ và lò xây dựng cơ bản. Thực hiện cơ
giới hoá khâu khai thác tại lò chợ sẽ nâng cao được sản lượng than nguyên khai và quan
trọng hơn cả là nâng cao độ an toàn trong sản xuất. Có thể khẳng định việc cơ giới hoá
công tác lò chợ có tính quyết định đến năng suất lao động và đảm bảo an toàn trong sản
xuất. Chính vì vậy, dựa vào hiện trạng thiết bị và công nghệ kết hợp với những vấn đề đặt
ra trước mắt, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV đề xuất đề tài “Nghiên cứu thiết kế
và chế tạo một số phụ kiện thuỷ lực của giàn chống thuỷ lực di động có lực chống đến
320 tấn” nhằm từng bước tiếp cận và nắm bắt được thiết bị, công nghệ hiện đại, đáp ứng
và hỗ trợ cho sản xuất than.
Phạm vi nghiên cứu và công việc của đề tài:
Trong khuôn khổ của đề tài này, kết hợp và bám sát với “Quy hoạch phát triển
ngành than Việt Nam giai đoạn 2006-2015 có xét triển vọng đến 2025” nhóm thực hiện
đề tài giới hạn phạm vi công việc như sau:
1) Đề tài tìm hiểu tổng quan về thiết bị chống giữ lò chợ đã và đang được áp
dụng trong các mỏ than hầm lò của vùng Quảng Ninh.

phương, phụ thuộc một số thông số khác và quan trọng là vỉa than đó sẽ áp
dụng công nghệ khai thác nào. Trong khi đó công nghệ phụ thuộc phần lớn
vào điều kiện địa kỹ thuật vỉa than. Nói cách khác, mỗi một nhóm vỉa than
ứng với điều kiện địa kỹ thuật nhất định nào đó thì nhà thiết kế sẽ chọn ra
được một loại công nghệ phù hợp và lựa chọn hay thiết kế thiết bị chống giữ
lò chợ tương ứng.
3) Đề tài không đi sâu nghiên cứu tính toán thiết kế giàn chống thuỷ lực có lực
chống đến 320 tấn mà sẽ chủ yếu dựa vào việc tham khảo mẫu giàn chống
ZZ3200/16-26 do Trung Quốc thiết kế và chế tạo (hiện đang được sử dụng
duy nhất tại Công ty than Khe Chàm - TKV).
Đối tượng nghiên cứu:
1) Giàn chống thuỷ lực di động ZZ3200/16-26 do Trung Quốc chế tạo và đang
được sử dụng trong lò chợ của Công ty than Khe Chàm - TKV.
10

2) Đi sâu nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của van điều khiển xy lanh
giàn chống thuỷ lực di động ZZ3200/16-26.
3) Công nghệ chế tạo các chi tiết của cụm van điều khiển để đạt được các yêu
cầu kỹ thuật đặt ra với nguyên tắc áp dụng kỹ thuật tiên tiến và hiệu quả kinh
tế.
Mục tiêu cụ thể của đề tài:
1) Đưa ra bức tranh khái quát về thiết bị chống giữ lò chợ trong các mỏ hầm lò
của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam từ trước tới nay.
2) Thu thập số liệu địa chất cho thấy triển vọng áp dụng các loại giàn chống thuỷ
lực di động trong ngành than Việt Nam.
3) Lập thiết kế và chế thử 3 cụm van điều khiển trung tâm của giàn chống
ZZ3200/16-26 sau đó tiến hành thử nghiệm công nghiệp, đánh giá chất lượng
chế tạo trong nước, rút kinh nghiệm, làm tiền đề cho việc nội địa hoá các phần
tử thuỷ lực của giàn chống và của giá thuỷ lực tổ hợp, tiến đến chế tạo hoàn
toàn trong nước.

5 Khối lượng bản thân kg 43
Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của xà X-20.
TT

Thông số Đơn vị tính Giá trị
1 Chiều dài bước xà mm 1000
2 Tải trọng định mức kN 200
3 Khả năng chịu uốn kN 15
4 Khối lượng bản thân kg 23,4
12

Sử dụng cột chống ma sát kết hợp xà kim loại đã cải thiện và nâng cao độ an toàn
hơn so với vì chống gỗ, lượng gỗ tiêu hao cho chống lò giảm được từ 40 đến 50%. Tuy
nhiên, do công nghệ và thiết bị ngày càng phát triển, chống lò bằng cột ma sát kết hợp xà
kim loại đã bắt đầu bị loại từ năm 1998 và nay không còn sử dụng.
1.2. CÔNG NGHỆ CHỐNG GIỮ LÒ CHỢ DÙNG CỘT CHỐNG THUỶ LỰC ĐƠN
1.2.1. Công nghệ chống giữ lò chợ bằng cột chống thuỷ lực đơn kết hợp
với xà kim loại
Từ năm 1998, các mỏ than hầm lò của ngành than nước ta đã đưa cột chống thuỷ
lực vào sử dụng trong các mỏ với tốc độ khá nhanh. Hầu hết cột chống thuỷ lực sử dụng
là loại cột DZ22 nhập từ Trung Quốc. Từ năm 2006, Công ty Chế tạo máy than Việt Nam
(nay là Công ty Cổ phần chế tạo máy - TKV) đã đầu tư dây chuyền đồng bộ chế tạo cột
chống thuỷ lực đơn và xà kim loại. Đến nay, nội bộ ngành than đã có thể tự cung tự cấp
được hoàn toàn cột chống thuỷ lực và xà. Riêng các phần từ thuỷ lực khác kèm theo (van
3 tác dụng, ống, bơm, van an toàn ) vẫn phải nhập khẩu.

Hình 1.1. Cột chống thuỷ lực đơn DZ22.
13
sẽ còn sử dụng trong nhiều năm tới.
1.2.2. Công nghệ chống giữ lò chợ bằng cột chống thuỷ lực đơn kết hợp
với xà tổ hợp (Giá thuỷ lực di động)
Đại diện tiêu biểu cho công nghệ này là chống giữ lò chợ bằng xà XDY kết hợp
cột chống thuỷ lực đơn làm việc hai chiều. Công nghệ và thiết bị chống giữ kiểu này
được áp dụng phổ biến trong các mỏ than hầm lò Việt Nam từ năm 2002 và là loại được
sử dụng rộng rãi chỉ đứng sau cột thuỷ lực đơn và xà. Tuy có một vài ưu điểm so với
chống bằng cột chống thủy lực đơn với xà kim loại về khả năng ổn định và độ an toàn,
nhưng giá thành cao hơn, thao tác vất vả hơn do xà có khối lượng lớn. Bên cạnh đó thì
công nghệ và thiết bị này vẫn tốn một lượng gỗ và lưới trải nóc lò nhất định.
15

Bảng 1.4. Đặc tính kỹ thuật của giá thủy lực di động XDY và GTLDĐ-800.
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao tối đa mm 2700
2 Chiều cao tối thiểu mm 1400
3 Hành trình pít tông mm 800
4 Chiều rộng giá chống mm 664
5 Chiều dài giá chống mm 2260
6 Bước tiến của dầm tiến gương mm 800
7 Tải trọng làm việc kN 1200
8 Áp suất bơm MPa 19,6
9 Số lượng cột chống cái 04
10 Đường kính xi lanh cột mm 100
11 Khối lượng của giá (kể cả cột chống) kg 850

Hình 1.3. Giá thuỷ lực di động.
16

1.3. GIÁ THUỶ LỰC TỔ HỢP

chợ:
- Giá thủy lực tổ hợp ZH1600/16/24Z được sử dụng tại các đơn vị Mạo Khê, Nam
Mẫu, Vàng Danh, Thống Nhất… cho các lò chợ dốc thoải và dốc nghiêng có thu hồi than
hạ trần, tương đối phù hợp với các vỉa than dốc thoải đến dốc nghiêng, không thích hợp
với các lò chợ có độ dốc >35
o
.
- Giá thủy lực tổ hợp ZH1600/16/24T (ZHT) sử dụng tại Công ty than Quang
Hanh, Mông Dương cho các lò chợ khấu ở các vỉa có thế nằm phức tạp, biến đổi nhiều về
độ dốc vỉa, có thu hồi than hạ trần. Loại giá thuỷ lực này tương đối linh hoạt trong điều
kiện thế nằm của vỉa thay đổi nhiều, nhưng chỉ thích hợp với vỉa có độ dốc ≤25
o
.
- Giá thủy lực tổ hợp ZH1600/16/24ZL được sử dụng tại Công ty than Quang
Hanh, áp dụng cho các vỉa dốc nghiêng có thu hồi than hạ trần. Loại giá thuỷ lực này có
chiều dài xà 3,15 mét (loại ZH1600/16/24Z là 2,8 mét), chỉ có ưu điểm ở khu vực mỏ có
áp lực nhỏ, có thể ứng dụng kết hợp với máy khấu trong lò chợ. Lắp đặt và tháo dỡ tương
đối khó khăn do không gian chống tạm lớn.
- Giá thủy lực tổ hợp ZH2000/15/35Z được sử dụng cho lò chợ có chiều cao tới
3,5 mét tại Công ty TNHH 86. Thích hợp với việc khai thác toàn bộ vỉa có chiều dày từ
2,2 ÷ 3,5 mét ở lò chợ có dốc độ ≤ 30
0
. Khi áp dụng công nghệ này sẽ giảm tổn thất tài
nguyên, khắc phục được hiện tượng đá vách treo trong các trường hợp sử dụng công nghệ
lò chợ thu hồi than hạ trần.
- Giá thủy lực tổ hợp GK1600/1.6/2.4/HT do Công ty chế tạo máy TKV chế tạo đã
được sử dụng tại các đơn vị như: Hà Lầm, Bắc Cọc Sáu, Thống Nhất… có thu hồi than
hạ trần tương đương với loại ZH1600/16/24Z nhưng đã có một số cải tiến tiện ích hơn.
- Giá thủy lực tổ hợp GK1600/1.6/2.4/HTD được sử dụng cho các lò chợ khai thác
ở vỉa có độ dốc 40

8 Tải trọng ban đầu kN 950
9 Áp suất bơm MPa 31,5
10 Số lượng cột chống cái 04
11 Đường kính xi lanh cột mm 110
12
Góc dốc làm việc của giá độ
≤ 35
Nhìn chung, cho đến nay các khu vực hiện đang áp dụng giá thủy lực tổ hợp di
động đều có điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ phù hợp, đảm bảo việc khai thác có hiệu quả
và an toàn lao động (Mạo Khê, Nam Mẫu, Đồng Vông, Hà Lầm, 86, Thống Nhất ). Một
số lò chợ sử dụng giá thủy lực tổ hợp trong điều kiện vỉa có thế nằm không ổn định, độ
dốc lớn 35 ÷ 40
o
(tại Công ty than Quang Hanh, Mông Dương, Bắc Cọc Sáu) đã gặp
nhiều khó khăn, năng suất lao động thấp, tình trạng kỹ thuật cơ bản chưa tốt… và đang
trong giai đoạn hoàn thiện công nghệ.
19

1.4. GIÀN CHỐNG THUỶ LỰC
1.4.1. Giàn chống thuỷ lực ZZ3200/16-26

Hình 1.5. Giàn chống thủy lực ZZ3200/16-26 của Trung Quốc đang sử
dụng tại Khe Chàm.
Bảng 1.6. Thông số kỹ thuật của giàn chống ZZ3200/16-26.
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị

Giá trị
1 Khoảng cách giàn chống m 1,5
2
Chiều cao kết cấu giàn chống

hợp cơ giới hoá khai thác lò chợ. Toàn bộ thiết bị trong dây chuyền tổ hợp được nhập từ
Trung Quốc.
Phạm vi áp dụng loại giàn chống này là các vỉa thoải có góc nghiêng nhỏ hơn 25
o

và chiều dày vỉa khoảng 2,5 mét. Đến nay, ngoài Công ty than Khe Chàm - TKV thì chưa
có thêm một đơn vị nào của ngành than đầu tư loại giàn chống này.
1.4.2. Giàn chống thuỷ lực KĐT1
Giàn chống thuỷ lực KĐT1 là sản phẩm của sự hợp tác giữa Viện Khoa học công
nghệ mỏ - TKV, Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH (cộng hoà liên bang Nga) và
Viện TEXGORMAS (cộng hoà liên bang Nga). Toàn bộ kết cấu cơ khí và linh kiện thuỷ
lực được nhập khẩu. Tổ hợp thiết bị chống giữ này cùng với máy đào lò AM-50 được đưa
vào vỉa 7 tây Vàng Danh bắt đầu từ ngày 28 tháng 7 năm 2007.

Hình 1.6. Tổ hợp giàn chống thuỷ lực KĐT1.
Phạm vi ứng dụng loại giàn chống thuỷ lực này chỉ phù hợp với các vỉa than có
điều kiện như sau:
- dày từ 5 đến 16 mét;
- góc dốc trên 45
o
;
- cường độ kháng nén của than nền lớn hơn 4500 kN/m
2
;
Về công nghệ:
21

- áp dụng cho sơ đồ công nghệ khấu gương lò chợ ngắn theo lớp ngang kết hợp hạ
trần thu hồi than nóc;
- chiều cao phân tầng khai thác ≤ 10 mét;

1.4.3. Giàn chống thuỷ lực VINA-ALTA
Loại giàn chống thuỷ lực này là sản phẩm của sự hợp tác nghiên cứu thiết kế giữa
Viện Khoa học công nghệ mỏ - TKV và Công ty ALTA (Cộng hoà Séc). Phần kết cấu cơ
khí được chế tạo tại Công ty Cổ phần chế tạo máy TKV, các phụ kiện và phần tử thuỷ lực
nhập khẩu. Sản phẩm sau khi gia công và lắp ráp hoàn thiện đã được đưa vào vận hành
trong lò chợ II-8-2 thuộc Vỉa 8 của Công ty than Vành Danh - TKV từ ngày 04 tháng 12
năm 2007.
22 Hình 1.7. Giàn chống thủy lực VINA-ALTA.
Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật cơ bản của giàn chống thủy lực VINA-ALTA.
TT

Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Giá trị
1
Chiều cao (min ÷ max)
mm
2420 ÷ 3150
2 Chiều rộng mm 1440
3
Chiều dài (min ÷ max)
mm
3630 ÷ 5230
4 Bước dịch chuyển mm 800
5 Tải trọng chống giữ kN 2287
6 Số lượng cột chống Cột 2
7 Khối lượng bản thân kg 12500
Loại giàn chống này được thiết kế dùng cho các vỉa than có chiều dày trung bình
lớn hơn 3,5 mét, góc dốc dưới 35

ứng được yêu cầu và chưa theo kịp sự phát triển của thế giới;
- sản lượng than khai thác và lợi nhuận là nguồn gốc của nguồn vồn đầu tư, trong
khi đó ngành than không chỉ đầu tư cho sản xuất than, tức là chưa tập trung nguồn lực
cho đầu tư cơ giới hoá khai thác hầm lò;
- điều kiện địa chất các khoáng sàng chứa than hiện nước ta đang khai thác rất
phức tạp;
- năng lực tư vấn về khoa học và công nghệ, công tác nghiên cứu khoa học, kỹ
thuật và công nghệ chưa đáp ứng được thực tế sản xuất.