Bộ Công thơng
6787
12/4/2008 Hà Nội - 2007 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
2

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 nghiên cứu khoa học công nghệ

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở
vật liệu đổ tải bằng mở đáy cho các mỏ

Chức danh,
nghề ngiệp
Cơ quan
1
Hoàng Văn Vĩ
Chủ nhiệm đề tài Viện CK NL & Mỏ - TKV
2
Don Văn Quang
Giám đốc Công ty Than Mông Dơng - TKV
3
Trần Đức Thọ
ThS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV
4
Hứa Ngọc Sơn
ThS. Máy mỏ Viện CK NL & Mỏ - TKV
5
Đỗ Trung Hiếu
ThS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV
6
Đàm Hải Nam
KS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV
7
Tạ Ngọc Hải
TS. Cơ khí mỏ Viện CK NL & Mỏ - TKV
8
Bùi Văn Kiểm
Cơ điện trởng Công ty Than Mông Dơng - TKV
9
Hà Thị Thuý Vân
KS. Kinh tế Viện CK NL & Mỏ - TKV

hầm lò hiện nay, đồng thời giảm chi phí đầu t và sử dụng.
Đề tài đánh giá sơ lợc về tình hình khai thác, vân tải than hầm lò với
công nghệ mới. Đề tài đã khảo sát tình hình sử dụng các loại goòng hiện nay, lựa
chọn phơng án sản phẩm. Đề tài đã tham khảo tài liệu thiết kế một số loại
goòng, xây dựng các bớc thực hiện:
- Lựa chọn công nghệ vận tải bằng goòng dỡ tải qua đáy.
- Lựa chọn các thông số đa ra thiết kế sơ bộ, tính toán các thông số kỹ
thuật, tính toán kiểm nghiệm, hiệu chỉnh thiết kế, lập bản vẽ chế tạo (goòng và
hệ thống trong thực tế).
- Thiết kế hệ thống thử nghiệm.
- Tiến hành chế tạo sản phẩm (goòng và hệ thống thử nghiệm).
- Lập phơng án thử nghiệm, tiến hành thử nghiệm sản phẩm (xem xét các
thông số công nghệ, quá trình làm việc, đánh giá trực quan độ tin cậy của goòng).
- Đánh giá sản phẩm, lấy ý kiến chuyên gia, ý kiến đơn vị sử dụng (một số
công ty than hầm lò) hiệu chỉnh thiết kế.
Sản phẩm đã đợc Viện chế tạo, thử nghiệm tại Xởng thực nghiệm Viện
Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV. Kết quả thử nghiệm hệ thống đạt các yêu cầu
về kỹ thuật cũng nh tính khả thi của đề tài.
Đề tài đã lập đợc bộ bản vẽ thiết kế hoàn chỉnh, chế tạo, thử nghiệm sản
phẩm tại Viện. Sản phẩm đề tài dự kiến đa vào chế tạo hàng loạt phục vụ các
mỏ than hầm lò.
Trong tơng lai, nhiều mỏ than hầm lò tăng sản lợng khai thác, mở thêm
nhiều diện khai thác mới, việc áp dụng goòng mở đáy vào vận chuyển than tại
các mỏ là hoàn toàn phù hợp.

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
5
Mục lục

III.1.1. Tính chọn kích thớc cửa tháo đáy. 30
III.1.2. Tính áp lực cửa tháo đáy. 38
III.1.3. Tính thời gian tháo tải goòng mở đáy. 40
III.1.4. Tính bán kính và tốc độ của goòng khi qua các đoạn đờng cong. 44
III.1.5. Lựa chọn, tính toán thiết kế cụm móc khoá đáy xe goòng (cánh cửa). 47
III.2. Tính kiểm nghiệm độ ổn định của xe goòng. 54
III.2.1. Kiểm nghiệm độ ổn định của goòng. 54
III.3. Đánh giá năng suất vận tải của goòng mở đáy (GMĐ2,8)
với goòng B5 - 3,3m
3
. 58
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
6
Chơng IV: Chế tạo, thử nghiệm đánh giá kết quả 61
IV.1. Chế tạo sản phẩm. 61
IV.1.1. Chế tạo xe goòng. 61
IV.1.2. Chế tạo hệ thống thử nghiệm. 62
IV.2. Thử nghiệm. 63
IV.2.1. Phơng pháp thử nghiệm. 63
IV.3. Đánh giá sơ bộ chất lợng sản phẩm. 70
IV.4. Bố trí công nghệ dỡ tải của goòng mở đáy. 70
IV.4.1. Bố trí khu vực dỡ tải. 70
IV.4.2. Một số yêu cầu của hệ thống dỡ tải. 71
Chơng V: Kết luận và kiến nghị 74
V.1. Kết luận. 74
V.2. Kiến nghị. 74
TàI LIệM THAM KHảO 75
pHụ LụC 76

thác hầm lò tăng dẫn đến nhu cầu vận tải tăng, trong đó có vận tải bằng goòng
mỏ. Để tăng năng suất vận tải đờng goòng mỏ, cần có các biện pháp tăng tốc
độ chạy tầu, sức kéo đầu tầu, cải tiến tổ chức vận tải, giảm thời gian bốc dỡ,
Trong bối cảnh đó việc nghiên cứu áp dụng các loại goòng mới đảm bảo tăng
năng suất bốc dỡ, đơn giản các thao tác dỡ tải là rất cần thiết. Goòng mỏ loại mở
đáy là loại goòng mỏ có khả năng tự dỡ tải không cần máy lật goòng, có u điểm
thời gian dỡ tải nhanh, liên tục, sử dụng goòng dỡ tải qua đáy giảm chi phí điện
năng, chi phí nhân công. Tuy nhiên chế tạo goòng phức tạp hơn, giá thành cao
hơn 1,1 ữ 1,2 lần so với loại goòng B5 - 3,3m
3
(đang sử dụng phổ biến tại các
mỏ than hầm lò Việt Nam). Goòng dỡ tải qua đáy đợc sử dụng nhiều ở một số
nớc nh: Nhật Bản, Nga, Ucraina, ở nớc ta hiện nay, cha có mỏ hầm lò
nào sử dụng loại goòng này và cha có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo.
Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV và Công ty
Than Mông Dơng hợp tác nghiên cứu thiết kế, chế tạo để đa vào sử dụng
goòng mở đáy trong sản xuất và Quyết định số 3474/QĐ-BCN ngày 05 tháng 12
năm 2006 của Bộ trởng Bộ Công nghiệp đã cho Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
8
- TKV. Thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải
bằng mở đáy cho các mỏ than hầm lò việt Nam.
Trong quá trình thực hiện, chúng tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ Vụ
Khoa học Công nghệ - Bộ Công nghiệp, các Ban: Chiến lợc Phát triển, Cơ khí;
Phòng Cơ điện - Vận tải mỏ than, Phòng than Hầm lò - Tập đoàn Công nghiệp
Than - Khoáng sản Việt Nam, Công ty Than Mông Dơng - TKV, Công ty Than
Mạo Khê - TKV, Công ty Than Vàng Danh - TKV, Công ty Than Hà Lầm -
TKV, cùng tất cả các chuyên gia và các đồng nghiệp trong và ngoài Viện đã

Than - Khoáng sản Việt Nam một số năm gần đây.
Trong vòng gần 10 năm trở lại đây, sản lợng khai thác than ở nớc ta
tăng mạnh, đặc biệt là sản lợng khai thác than hầm lò, do việc đồng loạt các mỏ
đều áp dụng những thiết bị hiện đại tiên tiến, có công suất lớn, áp dụng dây
chuyền cơ giới hoá đồng bộ trong khai thác,
Theo kế hoạch đến năm 2010 sản lợng khai thác than hầm lò tăng từ 45%
đến 55% so với hiện nay, trong tổng sản lợng khai thác của Tập đoàn Công
nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam. Tổng số mỏ khai thác than hầm lò lên tới
20 mỏ, trong đó có nhiều mỏ có sản lợng khai thác đạt trên 1 triệu tấn/năm nh
Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dơng, Khe Chàm, Dơng
Huy, Thống Nhất. Các mỏ còn lại có sản lợng khai thác từ 300.000 tấn đến
800.000 tấn/năm, hầu hết các mỏ đều cải tạo để tăng sản lợng khai thác. Để
thực hiện đợc sản lợng khai thác than theo quy hoạch đã lập, một số mỏ khai
thác hầm lò hiện nay đã áp dụng công nghệ tiên tiến vào khai thác nh: dây
chuyền cơ giới hoá đồng bộ máng cào kết hợp với máy khấu than và giá đỡ thuỷ
lực di động đã đợc áp dụng ở Khe Chàm, máy combai đào lò, các loại máng
cào có công suất lớn,
Theo dự thảo Tổng sơ đồ phát triển ngành than, sản lợng khai thác than
hầm lò trong những năm tới sẽ tăng, nhịp độ đợc thể hiện trên sơ đồ hình I-1.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
10
Sn lng khai thỏc than Hm lũ
2007-2015- PA C s
0
10000
20000
30000
40000

làm cho việc bố trí thiết bị trên toàn tuyến vận tải không đồng bộ về năng suất.
Việc lựa chọn một sơ đồ vận tải hợp lý phụ thuộc vào điều kiện địa chất
(chiều dầy vỉa, tính chất ổn định của vỉa, góc nghiêng của vỉa, độ cứng vững đá
nóc và đá trụ), phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật mỏ (phơng pháp mở vỉa,
phơng pháp khai thác, độ cong, độ dốc đờng lò cái vận tải, thời hạn tồn tại khu
vực khấu than).
Việc vận chuyển than nguyên khai trong các mỏ than hầm lò Việt Nam
hiện nay sử dụng 3 phơng pháp sau:
+ Dùng thùng skíp.
+ Dùng các loại băng tải.
+ Dùng các loại goòng.
* Hình thức vận tải bằng thùng skíp: Trong Tập đoàn Công nghiệp Than -
Khoáng sản Việt Nam duy nhất chỉ có Công ty Than Mông Dơng - TKV là sử
dụng một cặp giếng đứng để vận tải. Phơng pháp vận tải của Công ty Than
Mông Dơng - TKV là sử dụng thùng skíp kết hợp goòng để chở vật liệu.
Đặc điểm của vận tải bằng thùng skíp: Do đặc điểm của phơng pháp vận
tải là cáp đợc nối cố định với thùng skíp (không phải tháo móc cáp khỏi thùng).
Nên, đảm bảo an toàn hơn, giảm thời gian chu kỳ vận tải và cũng vì vậy cho
năng suất cao hơn. Nhợc điểm của hình thức vận tải này chỉ thích hợp với vận
tải lò giếng đứng, ngoài ra chi phí đầu t lớn, quản lý vận hành phức tạp, giá
thành vận tải cao. Cho nên hình thức này cha đợc sử dụng phổ biến ở Việt
Nam.
* Hình thức vận tải bằng các loại băng tải: Vận tải bằng băng tải là một hình
thức vận tải liên tục. Hầu hết các mỏ than hầm lò Việt Nam đều sử dụng băng tải
để vận tải than nguyên khai. Do đặc thù của các mỏ than hầm lò hiện nay là đều
xuống sâu, đờng lò không thẳng nên các mỏ thờng sử dụng phơng pháp vận
tải kết hợp. Băng tải thờng chia thành từng đoạn vận tải cục bộ, vận tải từ máng
ga (trong lò) ra ngoài mặt bằng hoặc nối tiếp các đoạn băng tải với nhau, Hiện
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy


có độ dốc < 7
o
/oo, bằng tời với các đờng 7
o
/oo. Tại vị trí dỡ tải sử dụng hai
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
13
phơng pháp dỡ tải: Dỡ tải bằng quang lật goòng đối với các goòng 1 tấn, 3 tấn;
dỡ tải bằng tay đối với các goòng lật tay, goòng mở hông, goòng lật nghiêng mở
hông.
- Goòng vận tải đất đá thải từ khu vực đào lò, đờng lò chính (lò cái), lò
chuẩn bị (lò xuyên vỉa). Phơng pháp chất tải bằng máy xúc đá, từ máy combai
đào lò, chất tải bằng tay,
I.2.2. Giới thiệu một số loại goòng đang sử dụng hiện nay.
Hiện nay, trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đang
sử dụng một lợng xe goòng tơng đối lớn, đa dạng về chủng loại, đợc phân theo
các thông số sau:
- Theo tải trọng, cỡ đờng ray.
- Theo công dụng nh, goòng chở than, đất đá thải, vật liệu chèn lò, chở
thiết bị, gỗ chống lò, ngời,
Theo kết cấu thùng, hình thức dỡ tải, goòng dỡ tải nhờ hệ thống quang lật
goòng, goòng dỡ tải nhờ công nhân (goòng lật tay, goòng lật nghiêng mở hông,
goòng mở hông, ).
Giới thiệu một số loại goòng thông dụng đang sử dụng trong Tập đoàn:


Một số nớc trên thế giới nh Nga, Ucraina, Nhật Bản, đang sử dụng
một số loại goòng mở đáy với dung tích của goòng 2m
3
đến 5m
3
, cỡ đờng ray
900mm, 750mm (Nga), cỡ đờng ray 600mm (Nhật).
Dới đây trình bày đặc tính kỹ thuật của một số loại goòng mở đáy đang
đợc sử dụng ở một số nớc.
* Goòng mở đáy 2m
3
của Nga (hình I-3):
- Đặc tính kỹ thuật:
1. Dung tích thùng goòng; m
3
2
2. Cỡ đờng ray; mm 750
3. Cơng cự; mm 1500
4. Đờng kính bánh xe; mm 300
5. Kiểu dỡ tải Qua đáy
6. Số lợng cửa tháo đáy 01
7. Kích thớc cửa tháo đáy; mm 959x600
8. Kích thớc bao (lxbxh); mm 2800x1200x1250
9. Bán kính chỗ đờng ray vòng tối thiểu; m 15

Hình I-3: Goòng mở đáy 2m
3

Loại goòng mở đáy 2m
3

3 class="bi x56 y170 w4 h1e"
class="bi x56 y170 w5 h1f"
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
19
III Cty than Dơng
Huy

1 Xe goòng 3,3

250 C.ty CP Cơ điện UB
2 Xe goòng 3,3

100 Cơ khí mỏ BắcThái
3 Xe goòng 3,3

50 Chế tạo máy - TKV
4 Xe goòng 1,0

150 C.ty CP Cơ điện UB
IV Cty than Thống
Nhất

1 Xe goòng 1,0 434
2 Xe goòng 3,3 120
V Cty than Mạo Khê

1 Xe goòng XQ-1,5 1,5 50
2 Xe goòng 1,0 326
3 Xe goòng 0,85 140
X Công ty than Hòn
Gai

1 Xe goòng HG-2 1,0 320 Cơ khí Hòn Gai
2 Xe goòng
B-1
1,0 180 Cơ khí Hòn Gai
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
20
XI Công ty than
Uông Bí

1 Xe goòng 1,0 360 C.ty CP Cơ điện UB
2 Xe goòng 3,3 408 C.ty CP Cơ điện UB
3 Xe goòng 3,3 14 C.ty CP Cơ khí MK
XII Công ty
Xây dựng mỏ

1 Xe goòng 1,0 45 Cơ khí Hòn Gai
2 Xe goòng 3,3 65 Cơ khí Hòn Gai
3 Xe goòng 3,3 07 XN CK LM & XD
4 Xe goòng 3,3 10 XN CK LM & XD
Tổng Cộng 5.872

Các loại goòng trên đây, đều doViện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV, các

Hiện nay, một số công ty hầm lò (Công ty Than Thống Nhất - TKV) cũng đã
áp dụng một loại lật goòng dạng lồng quay 180
o
dùng để lật các goòng B-1,
nhng không phải tháo rời từng goòng ra một, giảm thời gian dỡ tải. Nhằm mục
đích tăng năng suất vận tải. Tuy nhiên, vấn đề lật đổ từng goòng vẫn tốn nhiều thời
gian.
I.2.6. Lựa chọn phơng án công nghệ và sản phẩm.
Từ kết quả khảo sát công nghệ vận tải bằng goòng tại các mỏ than hầm lò
cho thấy, loại goòng chủ yếu đợc sử dụng là goòng dung tích thùng goòng 1m
3

- B1, dung tích 3,3m
3
- B5 dỡ tải bằng quang lật có đặc điểm dỡ tải mất
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
22
nhiều thời gian do mất thời gian các khâu: dỡ tải của lật goòng, dồn dịch, tháo
rời từng goòng.
Công nghệ vận tải sử dụng goòng mở đáy có thời gian dỡ tải nhanh gấp
nhiều lần, do goòng tự tháo đáy dỡ tải và có thể thực hiện liên tục cả đoàn
goòng. Quá trình dỡ tải đợc thực hiện khi goòng vừa di chuyển vừa dỡ tải.
Nhằm mục đích tăng năng suất vận tải, đáp ứng nhu cầu khai thác than tại
các mỏ than hầm lò. Trên cơ sở các điều kiện sẵn có tại các mỏ than hầm lò nh
đờng goòng vận tải, các loại đầu tầu, móc kéo, Nhóm đề tài đã tham khảo tài
liệu về một số loại goòng mở đáy đã và đang sử dụng trên thế giới, nghiên cứu
thiết kế, chế tạo goòng mở đáy áp dụng phù hợp với điều kiện tại các mỏ than
hầm lò Việt Nam.

chuyển với tốc độ cho phép. Khi tải trong thùng đợc tháo hết đáy goòng (cánh
cửa) đóng lên, cụm móc khoá đóng lại.

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
24
Chơng II: Lựa chọn các thông số, Lập tài
liệu thiết kế sản phẩm
II.1. Lựa chọn các thông số.
II.1.1. Xác định các thông số chính.

Các thông số chính của goòng là sức chở, khối lợng bì, dung tích hình
học, vận tốc, sức cản chuyển động, cỡ đờng ray, cơng cự và các đại lợng dẫn
xuất của chúng nh hệ số bì, dung tích riêng, số trục, tải trọng từ cặp bánh xe tác
dụng lên đờng. Các thông số này đặc trng cho mức độ hoàn thiện về mặt kết
cấu và kỹ thuật. Chúng đợc lựa chọn theo công dụng của goòng, theo đặc tính
của vật liệu vận tải.

3
.
- Xác định cỡ đờng ray:
Tại các mỏ than hầm lò Việt Nam hiện có 02 cỡ đờng ray: 600mm,
900mm. Nhóm đề tài chọn cỡ đờng để thiết kế goòng mở đáy là 900mm (phù
hợp với loại goòng B5 đang sử dụng).
- Xác định kích thớc cửa tháo đáy:
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng chở vật liệu đổ tải bằng mở đáy

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
25
Kích thớc mở đáy quyết định thời gian dỡ tải và phải đảm bảo không bị
kẹt vật liệu, nó phụ thuộc vào cỡ hạt của vật liệu vận chuyển a
max
. Để tránh
không bị kẹt, tháo đợc vật liệu có cỡ hạt lớn, cửa tháo phải thiết kế lớn tối đa
trong điều kiện kết cấu cho phép.
Ngoài ra do vật liệu tháo qua đáy nên diện tích cửa tháo càng lớn thì thời
gian dỡ tải càng ngắn.
- Xác định cơng cự:
Cơng cự (khoảng cách giữa hai trục bánh xe) của goòng ảnh hởng đến
khả năng đi qua đờng vòng của goòng. Cơng cự càng lớn, bán kính đờng
vòng lớn và ngợc lại. Cơng cự goòng 3,3m
3
của Nga là 1100mm, goòng mở
đáy 2m
3
là 1500mm, chọn cơng cự goòng mở đáy thiết kế là 1500mm.
- Một số kích thớc khác:
Để đảm bảo áp dụng vào điều kiện và quy phạm an toàn tại các mỏ than