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

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

Ch-¬ng 8. m¸y bèc xóc 8.1. Công dụng, cấu tạo và đặc tính kỹ thuật 8.1.1. Công dụng M¸y xóc cµn gÇu quay lµ lo¹i m¸y cì lín sö dông trong hÇm lß. M¸y cã cµn gÇu th¼ng khi lµm viÖc quay quanh mét b¶n lÒ ®-a gÇu xóc n©ng lªn ®æ quÆng. V× vËy thêi gian thùc hiÖn mét chu kú xóc ng¾n nªn n¨ng suÊt lín h¬n m¸y xóc c¸n gÇu l¨n. 8.1.2. CÊu t¹o chung CÊu t¹o chung cña m¸y xóc 1  H - 5 thÓ hiÖn trªn h×nh 8 - 1: H×nh 8 - 1: CÊu t¹o chung m¸y xóc 1  H - 5 1- Khung di chuyÓn 2- GÇu xóc 3- C¸n gÇu 4- HÖ thèng t¶i trung gian 5- XÝch n©ng h¹ gµu vµ xÝch lµm c÷ cho c¸n gÇu 6- HÖ thèng truyÒn ®éng chÝnh 7- Hai tay ®iÒu khiÓn n©ng h¹ gÇu 8- Bµn ®¹p ®iÒu khiÓn di chuyÓn 9- B¸nh goßng 10- §éng c¬ chÝnh 11- B¶n lÒ quay 12- Trôc ®iÒu goßng 13- Hép ®Êu c¸p phßng næ KÝch th-íc c¬ b¶n cña loai m¸y 1  H - 5 ®-îc ghi trong h×nh 8 - 1 91
8.2. Sơ đồ động học 8.2.1 Bé phËn bèc xóc ( H×nh 8 - 1) - GÇu xóc cã dung tÝch (0,5 - 0,8) m3 tuú theo c«ng suÊt tõng lo¹i m¸y. GÇu ®-îc b¾t gi÷ víi c¸n gÇu nhê b¶n lÒ quay 11, phÝa trªn hµn 2 tai ®Ó cè ®Þnh xÝch kÐo gÇu. - C¸n gµu cã d¹ng h×nh thang ®¸y lín b¾t gi÷ víi gÇu xóc b»ng b¶n lÒ 11. §¸y nhá b¾t gi÷ víi bÖ m¸y b»ng 1 khíp kÐp cã 2 b¶n lÒ ®Ó cho phÐp c¸n gÇu quay n©ng h¹ vµ më réng tiÕt diÖn xóc. + B¶n lÒ ngang cho phÐp c¸n gÇu quay trong mÆt ph¼ng ®øng + B¶n lÒ ®øng cho phÐp c¸n gÇu quay trong mÆt ph¼ng ngang - C¸c lß xo gi¶m chÊn gåm cã: + Lß xo gi¶m chÊn cho ®¸y gÇu + Lß xo gi¶m chÊn cho c¸n gÇu + Lß xo c÷ cho gÇu xóc. 3.2.2 Bé phËn n©ng h¹ gÇu.( H×nh 8-2) §Ó truyÒn chuyÓn ®éng tíi 2 tang quÊn xÝch 13, 13’ bé phËn gåm: - XÝch kÐo gÇu: lµ lo¹i xÝch vßng gåm hai sîi, mçi sîi mét ®Çu cè ®Þnh tang quÊn xÝch ®Çu kia cè ®Þnh víi tai gÇu. - XÝch lµm c÷ cho gÇu xóc: XÝch nµy còng lµ lo¹i xÝch vßng. §Çu trªn cè ®Þng víi bÖ m¸y b»ng chèt. §Çu d-íi cè ®Þnh víi c¸n gÇu b»ng vÝt t¨ng. Ng-êi ta ®iÒu chØnh khi gÇu ë vÞ trÝ xóc xÝch c¨ng ra hÕt ®Ó lµm c÷. - HÖ thèng dÉn ®éng: NhËn truyÒn ®éng tõ ®éng c¬ M1, truyÒn qua hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trung gian tíi trôc IV tíi b¸nh xÝch chñ ®éng 24 ®-îc l¾p ë ®Çu phÝa ngoµi cña trôc truyÒn qua hÖ thèng xÝch lai 25 ë s-ên m¸y tíi trôc V ®Ó truyÒn tíi hai hép gi¶m tèc hµnh tinh cã cÊu t¹o hoµn toµn gièng nhau Gåm: B¸nh r¨ng chñ ®éng 10 vµ 10’, c¸c b¸nh hµnh tinh 11 vµ 11’, b¸nh ngo¹i lu©n 12 vµ 12’ ®îc cè ®Þnh víi hai b¸nh xe phanh, khung hµnh tinh K vµ K’ cè ®Þnh víi tang quÊn xÝch 13 vµ 13’. Hai phanh F1 vµ F2 lµm viÖc ®éc lËp víi nhau. a. §iÒu khiÓn n©ng gÇu: Tr-íc khi n©ng gÇu ph¶i ®iÒu chØnh cho t©m gÇu vµ c¸n gÇu vÒ trïng víi t©m cña m¸y. §ång thêi xiÕt hai phanh F1, F2 b¸nh 12,12’ trë thµnh b¸nh ®Þnh tinh.TruyÒn ®éng tõ b¸nh chñ ®éng 10 vµ 10’ lµm c¸c b¸nh 11,11’ cã truyÒn ®éng hµnh tinh ®a khung hµnh tinh K vµ K’ tang quÊn xÝch 13,13’ quay cïng chiÒu b¸nh chñ ®éng quÊn 2 d©y xÝch ®Ó ®a gÇu tõ vÞ trÝ xóc lªn vÞ trÝ ®æ quÆng. b. §iÒu khiÓn h¹ gÇu: Khi gÇu xóc ®æ hÕt quÆng vµo héc chøa th× bu«ng c¶ 2 phanh ra. Hai hép gi¶m tèc ë tr¹ng th¸i tù do. Nhê søc bËt cña lß xo gi¶m chÊn ®Èy 92
gÇu vµ c¸n gÇu quay ng-îc trë l¹i ®Ó h¹ gÇu , khi ®ã xÝch ®-îc dµi ra. Nhê xÝch lµm c÷ mµ gÇu xóc kh«ng bÞ nÖn xuèng nÒn lß. 8.2.3.Bé phËn di chuyÓn ( H×nh 8 - 2) §Ó m¸y lµm viÖc æn ®Þnh cÊu t¹o bé phËn di chuyÓn thÊp. §Ó t¨ng lùc b¸m dÝnh gi÷a b¸nh xe vµ ®-êng ray dïng bé truyÒn ®éng tíi c¶ hai trôc cña bèn b¸nh xe. HÖ thèng truyÒn ®éng còng ®-îc nhËn truyÒn ®éng cña ®éng c¬ chÝnh M1 truyÒn qua hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trung gian tíi trôc IV, tõ trôc IV truyÒn chuyÓn ®éng tíi hai bé gi¶m tèc hµnh tinh ®iÒu khiÓn di chuyÓn, thÓ hiÖn trªn h×nh 8-5. Theo h-íng b¶n vÏ, hép trªn ®iÒu khiÓn m¸y di chuyÓn tiÕn. Hép hµnh tinh d-íi ®iÒu khiÓn m¸y di chuyÓn lïi. - Hép gi¶m tèc hµnh tinh ®iÒu khiÓn m¸y di chuyÓn tiÕn B. Gåm: B¸nh r¨ng chñ ®éng 6, c¸c b¸nh xe hµnh tinh 7, b¸nh ngo¹i luËn 8, khung hµnh tinh K cè ®Þnh víi trôc rçng, b¸nh ngo¹i lu©n 8 cè ®Þnh víi b¸nh xe phanh. - Hép gi¶m tèc hµnh tinh ®iÒu khiÓn m¸y di chuyÓn lïi A: Gåm: B¸nh r¨ng chñ ®éng 6’; B¸nh r¨ng hµnh tinh 7’; B¸nh r¨ng ngoµi lu©n 8’, Khung hµnh tinh K’ cè ®inh víi b¸nh xe phanh. B¸nh ngo¹i lu©n 8’ cè ®Þnh víi trôc rçng 22. - Trôc rçng 22 n»m gi÷a hai hép gi¶m tèc b¸nh xe hµnh tinh ®iÒu khiÓn di chuyÓn, trôc rçng quay tùa trªn trôc IV nhê 4 vßng bi cÇu. Bªn ngoµi trôc rçng cè ®Þnh víi 2 b¸nh xÝch chñ ®éng 23 nhê sù ¨n khíp cña xÝch ®Ó truyÒn ®éng tíi 2 b¸nh xÝch bÞ ®éng 9 vµ 9’ tõ ®ã truyÒn chuyÓn ®éng ®Õn hai trôc bèn b¸nh goßng. - Hai phanh F vµ F’ lµm viÖc ngîc chiÒu nhau ®-îc thùc hiÖn b»ng 1 bµn ®¹p. a. §iÒu khiÓn m¸y di chuyÓn tiÕn: - §¹p bµn ®¹p 21 vÒ phÝa tr-íc phanh F xiÕt l¹i, phanh F’ níi ra. TruyÒn ®éng tõ trôc IV qua hép gi¶m tèc hµnh tinh ®iÒu khiÓn m¸y tiÕn khi ®ã b¸nh 8 trë thµnh b¸nh ®Þnh tinh lµm cho c¸c b¸nh 7 cã chuyÓn ®éng hµnh tinh ®-a khung hµnh tinh K mang trôc rçng quay cïng chuyÓn víi b¸nh chñ ®éng 6 qua 2 b¸nh xÝch chñ ®éng 23, hÖ thèng xÝch, b¸nh xÝch bÞ ®éng 9,9’ truyÒn tíi 2 trôc cña 4 b¸nh goßng ®-a m¸y di chuyÓn tiÕn. b. §iÒu khiÓn m¸y di chuyÓn lïi: - §¹p bµn ®¹p 21 vÒ phÝa sau phanh F’ xiÕt l¹i, phanh F níi ra. 93
TruyÒn ®éng tõ trôc IV qua hép gi¶m tèc hµnh tinh di chuyÓn lïi khi ®ã K’ ®øng im, c¸c b¸nh 7’ cã chuyÓn ®éng trung gian , ®Èy b¸nh 8’ quay ngo¹i lu©n ng-îc chiÒu víi b¸nh chñ ®éng qua trôc rçng, 2 b¸nh xÝch chñ ®éng 23, hÖ thèng xÝch, b¸nh xÝch bÞ ®éng 9,9’ truyÒn tíi 2 trôc cña 4 b¸nh goßng quay ngîc chiÒu víi khi m¸y tiÕn ®-a m¸y di chuyÓn lïi. 8.2.4. Bé phËn t¶i trung gian (H×nh 8 - 2) Bé phËn nµy gåm mét b¨ng t¶i khung b¨ng kÐo dµi tõ héc chøa quÆng do gÇu xóc ®æ vµo kÐo dµi vÒ phÝa sau ®Ó ®æ vµo goßng kÐo sau m¸y. Khung b¨ng cã thÓ n©ng lªn h¹ xuèng ®Ó phï hîp víi c¸c cì goßng kh¸c nhau nhê mét kÝch ®Æt d-íi gÇm m¸y. HÖ thèng truyÒn ®éng cña b¨ng t¶i thÓ hiÖn trªn h×nh 8-5. DÉn ®éng b»ng ®éng c¬ M2 truyÒn qua hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng gåm cã Z 14, Z15, Z16, Z17 qua khíp nèi truyÒn tíi tang chñ ®éng 18. Nhê lùc ma s¸t gi÷a b¨ng cao su vµ tang quay mµ b¨ng chuyÓn ®éng ®-a quÆng vÒ phÝa sau ®æ xuèng goßng kÐo sau m¸y. 94
95 H×nh 8 – 2: S¬ ®å ®éng häc m¸y bèc xóc c¸n gÇu quay
8.2.5. Bé phËn ®iÒu goßng H×nh 8 - 3: CÊu t¹o bé phËn ®iÒu goßng Trôc ®Èy 1 n»m trong r·nh dÉn h-íng d-íi gÇm m¸y. Trªn th©n cã 2 r·nh c÷ ®Ó k×m c÷ cã thÓ lät xuèng cè ®Þnh trôc ®Èy víi vá m¸y k×m c÷ 2. Lß xo 3. Thanh truyÒn 4. Bµn ®¹p ®iÒu goßng 7. R·nh dÊn h-íng 8 khi k×m c÷ lät xuèng r·nh c÷ 1 goßng nhËn t¶i mét ë phÝa ngoµi ®óng ®iÓm rãt quÆng goßng trong ë gÇm khung b¨ng dù tr÷ khi ®¹p bµn ®¹p 5 trôc ®Èy 1 ®-îc gi¶i phãng ®iÒu khiÓn cho m¸y tiÕn. Nhê träng l-îng cña ®oµn goßng gi÷ trôc ®Èy l¹i m¸y tiÕn lªn ®em theo k×m 2 tr-ît trªn mÆt trªn trôc ®Èy 1 vµ ®Õn r·nh c÷ 2 r¬i xuèng ®Ó cè ®Þnh trôc víi vá m¸y th«ng qua k×m sè 2. 8.2.6. HÖ thèng ®iÒu khiÓn HÖ thèng ®iÖn ®Ó ®iÒu khiÓn 2 ®éng c¬, hÖ thèng tÝn hiÖu vµ ¸nh s¸ng. HÖ thèng ®iÒu khiÓn ®-îc thÓ hiÖn trªn h×nh 8 - 4. Khëi ®éng tõ ®Æt ë s-ên lß khi lµm viÖc sÏ ®-a ®iÖn vµo c¸c tiÕp ®iÓm trong hép ®iÖn tõ ®-îc cè ®Þnh ë sên m¸y. §ång thêi hÖ thèng ®Ìn chiÕu s¸ng ho¹t ®éng vµ c¸c t×n hiÖu lµm viÖc kh¸c b»ng hép nót bÊm KY2 ®Ó ®ãng ng¾t ®iÖn cho 2 ®éng c¬ M1 vµ M2. Trong hÖ thèng ®iÖn cßn cã thÓ truyÒn tíi c¸c thiÕt bÞ phôc vô kh¸c nh- m¸y b¬m, qu¹t giã, dËp bôi cho m¸y khi lµm viÖc. 96
H×nh 8 - 4: HÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y xóc 1  H - 5 97
8.2.7. TÝnh to¸n mét sè th«ng sè c¬ b¶n cña m¸y xóc 8.2.7.1. X¸c ®Þnh lùc ®Èy gÇu Trong qu¸ tr×nh xóc, gÇu ®-îc ®Èy s©u dÇn vµo ®Êt ®¸ nhê søc ®Èy cña bé phËn di chuyÓn. Lùc ®Èy gÇu ph¶i th¾ng ®-îc c¸c lùc c¶n sau: lùc c¶n c¾t (xóc) t¸c dông lªn c¹nh tr-íc cña gÇu, lùc ma s¸t ®¸y gi÷a gÇu víi nÒn xóc vµ thµnh bªn gÇu víi ®Êt ®¸ t¬i, lùc ma s¸t gi÷a thµnh trong cña gÇu víi ®Êt ®¸ ®-îc ®Èy vµo gÇu. Lùc c¶n lín nhÊt ë cuèi qu¸ tr×nh xóc. H×nh 8 -5- a: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc ®Èy gÇu Lùc ®Èy lín nhÊt ®Ó th¾ng c¸c lùc c¶n trªn cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm sau: Pd  L1d, 25.B.K c .K h .K d .a ,N (8-1) trong ®ã: - Ld - chiÒu s©u ®o¹n ®Èy gÇu (xem h×nh II – 10 - a) , cm. B - chiÒu réng gÇu (h×nh 3 -10 - b) , cm. Kc - hÖ sè thùc nghiÖm kÓ ®Õn ®é côc cña ®Êt ®¸ xóc, cã thÓ tra b¶ng; Kd - hÖ sè ¶nh h-ëng cña d¹ng gÇu, cã thÓ lÊy Kd = 1,2  2. Kh - hÖ sè ¶nh h-ëng cña chiÒu cao ®èng ®Êt ®¸ xóc, h. a - hÖ sè phô thuéc vµo ®Êt ®¸ xóc: trung b×nh víi ®Êt ®¸ lÊy a = 0,15. 98
H×nh 8-5 - b: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc ®Èy gÇu Víi quÆng lÊy a = 0,2. HÖ sè Kh cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng: K h  (1,16  1,57).I g .h (8-2) Khi ch-a cã gÇu cô thÓ, d¹ng gÇu vµ kÝch th-íc cña gÇu cã thÓ theo h×nh 8-9- b. Víi m¸y xóc tay gÇu l¨n c¸c kÝch th-íc gÇu cã thÓ x¸c ®Þnh: H = 1,2.S (8-3) B = Ig (8-4) H’ = 0,4.S (8-5) trong ®ã: S = 11,4.3 V , cm. (8-6) víi V - thÓ tÝch gÇu, m3. ThÓ tÝch gÇu V cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh tõ yªu cÇu n¨ng suÊt kü thuËt cÇn ®¹t Q kt cña m¸y quan hÖ: Qkt= 60.n.V.Kd.Kct.Kt ,m3/h. (8-7) Víi: n- sè chu kú xóc trong mét phót, th-êng n = 5  6 Kd- hÖ sè xóc ®Çy gÇu, cã thÓ tra b¶ng; Kct- hÖ sè thay ®æi thêi gian chu kú, khi truyÒn ®éng khÝ nÐn Kct = 0,92  1. 99
Khi truyÒn ®éng ®iÖn Kct = 0,85  0,95. Kt- hÖ sè t¬i xèp, lÊy Kt = 0,92  0,96. ChiÒu s©u ®o¹n ®Èy gÇu Ld cã thÓ lÊy gÇn ®óng: Ld = 0,7.S. Lùc ®Èy tÜnh t¹o nªn bëi bé phËn di chuyÓn ®-îc x¸c ®Þnh: Pd'  1000.Gm .  (Gm  Gg ).(0  i) ,N. (8-8) ë ®©y: Gm, Gg- träng l-îng m¸y vµ goßng, KN. - hÖ sè b¸m dÝnh, víi ray kh«  = 0,25, víi ray -ít < 0,25. 0- trë lùc chuyÓn ®éng cña m¸y vµ goßng, N/KN; i- ®é dèc ®-êng 0/00. Khi bá qua chuyÓn ®éng cña m¸y vµ goßng th×: Pd'  1000.Gm . ,N. (8-8) Yªu cÇu ph¶i ®¶m b¶o Pd’ = Pd. Tøc lµ cÇn cã: Pd Gm  ,KN. (8-10) 1000. Nh- vËy, träng l-îng cña m¸y phô thuéc vµo lùc ®Èy cÇn cã. §Ó cã lùc ®Èy lín, m¸y ph¶i cã träng l-îng lín. V× vËy c¸c m¸y xóc lo¹i nµy ®Òu ph¶i cã träng l-îng tõ 3  6 tÊn. 8.2.7.2. X¸c ®Þng lùc n©ng gÇu Lùc n©ng gÇu lµ lùc mµ xÝch kÐo cÇn t¹o ra ®Ó kÐo gÇu lªn. Lùc nµy cã gi¸ trÞ kh¸c nhau t¹i nh÷ng vÞ trÝ kh¸c nhau cña gÇu. - Víi m¸y xóc c¸n gÇu l¨n: Lùc n©ng mµ xÝch kÐo t¸c dông vµo gÇu xóc thay ®æi tõ lóc tõ lóc b¾t ®Çu n©ng ®Õn lóc ®æ. Do vËy trong qu¸ tr×nh n©ng gÇu chØ cã thÓ x¸c ®Þnh lùc n©ng ë mét vÞ trÝ cña gÇu. Sè vÞ trÝ cã thÓ tõ 6  10. §Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña gÇu ng-êi ta chia ®o¹n do tay gÇu l¨n trªn ®-êng dÉn h-íng tõ khi b¾t ®Çu n©ng lªn ®Õn lóc ®æ ra thµnh mét sè phÇn b»ng nhau t-¬ng øng víi sè vÞ trÝ muèn cã cña gÇu. B»ng ph-¬ng ph¸p vÏ tØ lÖ, vÏ gÇu t¹i c¸c vÞ trÝ ®· ®Þnh. 100
T¹i mçi vÞ trÝ ®Æt c¸c lùc t¸c dông lªn gÇu (nh- h×nh 8-6 - a). C¸c lùc t¸c dông gåm cã H×nh 8-6 - a: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc n©ng gÇu Ggtd- träng l-îng gÇu, tay gÇu vµ ®Êt ®¸ trong gÇu t¹i träng t©m cña gÇu vµ tay gÇu, kÓ c¶ ®Êt ®¸ trong gÇu. N- ph¶n lùc t¹i ®iÓm tiÕp xóc O. T- lùc kÐo cña c¸p æn ®Þnh, tøc lµ c¸p nh»m lµm tay gÇu l¨n kh«ng tr-ît, lùc N vµ T ®· biÕt ph-¬ng vµ chiÒu. Pn- lùc kÐo cña xÝch, biÕt ph-¬ng, chiÒu vµ t¹i mçi vÞ trÝ cña gÇu h-íng cña xÝch kÐo ®· ®-îc x¸c ®Þnh tr-íc; Pqt- lùc qu¸n tÝnh ®Æt t¹i t©m gÇu, biÕt chiÒu vµ trÞ sè. Lùc qu¸n tÝnh cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc v× ®· biÕt kÝch th-íc gÇu, träng l-îng gÇu vµ quy luËt chuyÓn ®éng cña nã (phÇn nµy cÇn xem thªm gi¸o tr×nh C¬ häc lý thuyÕt). LËp ph-¬ng tr×nh m« men ®èi víi ®iÓm O: M 0  Gg  d .x  Pn .z  Pqt . y  0 (8.11) Tõ ®ã ta cã: Pqt . y  Gg  d .x Pn  (8.12) z 101
CÇn chó ý lµ trong c«ng thøc trªn, ®iÓm ®Æt träng lùc Gg+d lu«n thay ®æi. Khi ®iÓm ®Æt nµy n»m bªn ph¶i ®iÓm O øng víi tõng vÞ trÝ x¸c ®Þnh cña gÇu xóc th× tr-íc ®¹i l-îng Gg+d.x cã dÊu “+”. Cßn c¸c lùc N vµ T x¸c ®Þnh b»ng c¸ch vÏ ho¹ ®å lùc (h×nh 8-6 - b) v× ®· biÕt ph-¬ng t¸c dông. H×nh 8-6 - b: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc n©ng gÇu Riªng ë vÞ trÝ b¾t ®Çu n©ng gÇu, ngoµi lùc t¸c dông lªn gÇu cßn cÇn ph¶i kÓ ®Õn lùc c¶n b»ng c¸ch ®Æt lùc c¶n xóc Pd vµo c¹nh gÇu theo ph-¬ng n»m ngang. ViÖc nghiªn cøu ®éng häc gÇu vµ tay gÇu ph¶i x¸c ®Þnh ®-îc kÕt cÊu vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ban ®Çu nh-: kÝch th-íc gÇu, tèc ®é n©ng ban ®Çu, tang cuèn xÝch... Cã thÓ x¸c ®Þnh s¬ bé c«ng suÊt cña m¸y nh- sau: C«ng suÊt di chuyÓn: N dc  dc .Gm (8.13) C«ng suÊt n©ng gÇu: N n  n .V (8.14) Trong ®ã: dc vµ n- c«ng suÊt ®¬n vÞ cã thÓ lÊy gi¸ trÞ gÇn ®óng trong c¸c b¶ng tra víi dc tÝnh theo: (m· lùc/tÊn), n tÝnh theo: (m· lùc/m3). - Víi m¸y xóc c¸n gÇu quay: Lùc n©ng gÇu ®-îc x¸c ®Þnh ë ba giai ®o¹n ®Æc tr-ng: b¾t ®Çu n©ng, gÇu x¾p ra khái ®Êt ®¸ xóc vµ tõ khi ra khái ®Êt ®¸ xóc ®Õn lóc ®æ t¶i (h×nh 8-7). 102
Trong c¸c giai ®o¹n ®ã, lùc n©ng lu«n thay ®æi, nhÊt lµ giai ®o¹n thø ba víi qu·ng ®-êng chuyÓn ®éng cña gÇu dµi h¬n. §Ó cã thÓ thÊy gi¸ trÞ lùc n©ng thay ®æi râ rµng h¬n ë giai ®o¹n thø ba cã thÓ xÐt gÇu ë mét sè vÞ trÝ víi c¸c gãc quay kh¸c nhau. T¹i thêi ®iÓm ®Çu, khi võa kÕt thóc ®Èy gÇu, d-íi t¸c dông cña lùc kÐo xÝch Pnl (h×nh 8-7 - a), gÇu b¾t ®Çu quay quanh b¶n lÒ A. Lóc nµy m« men c¶n quay gÇu do ®Êt ®¸ xóc Mc cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh:   1   M c  1,1.Pd .0,4. x  .Ld   y  ,Nm (8-15)   3   trong ®ã: Pd- lùc ®Èy gÇu ,N. Ld- chiÒu s©u ®Èy ,m. x, y- nh- trªn h×nh vÏ. Lùc n©ng Pnl ®-îc tÝnh: Pnl  M c  Gg .Lg . K do .K x , N, (8.16) lp trong ®ã: Gg- träng l-îng gÇu ,N, Kdo- hÖ sè kÓ ®Õn lùc c¶n ®éng, Kdo = 1,2  1,3; Kx- hÖ sè c¶n chuyÓn ®éng cña xÝch, Kx = 1,05  1,1; Lg, lp- nh- h×nh vÏ. H×nh 8-7 - a: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc n©ng gÇu m¸y xóc c¸n gÇu quay 103
T¹i thêi ®iÓm khi c¹nh gÇu b¾t ®Çu ra khái ®Êt ®¸, gÇu chÞu m« men c¶n M ’c (h×nh 8-7 - b) cã thÓ lÊy gi¸ trÞ M’c = 0,5.Mc. Lùc n©ng Pn2 ®-îc tÝnh: K do .K x Pn 2  ( M c'  Gg .lg'  Gd .ld' ). ,N, (8.17) l p' trong ®ã: Gd- träng l-îng ®Êt ®¸ trong gÇu, N, lg' , ld' , l p' - x¸c ®Þnh nh- h×nh vÏ. H×nh 8-7 - b: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc n©ng gÇu m¸y xóc c¸n gÇu quay T¹i thêi ®iÓm khi b¶n lÒ A n»m trªn ®-êng th¼ng cña xÝch kÐo, gÇu vµ tay gÇu cïng quay quanh b¶n lÒ B (h×nh 8-7 - c) lùc n©ng ®-îc tÝnh: K do .K x Pn3  (Gt .lt  Gg .lg''  Gd .ld'' ). ,N, (8.18) l p'' trong ®ã: Gt- träng l-îng tay gÇu ,N, lg'' , ld'' , l p'' - x¸c ®Þnh nh- h×nh vÏ. X¸c ®Þnh c¸c lùc n©ng nh- trªn chØ lµ gÇn ®óng v× ch-a kÓ ®Õn lùc qu¸n tÝnh. Khi cÇn chÝnh x¸c h¬n ph¶i x¸c ®Þnh lùc qu¸n tÝnh. Muèn vËy, tr-íc hÕt ph¶i nghiªn cøu ®éng häc gÇu vµ tay gÇu, x¸c ®Þnh vËn tèc, gia tèc, sau ®ã x¸c ®Þnh lùc qu¸n tÝnh t¹i c¸c vÞ trÝ cÇn tÝnh to¸n lùc n©ng. 104
ë mçi giai ®o¹n, tr-íc hÕt x¸c ®Þnh c«ng suÊt cÇn thiÕt N i, sau ®ã x¸c ®Þnh c«ng suÊt t-¬ng ®-¬ng N: N  N .t2 t i , (8.19) t i trong ®ã: Ni- c«ng suÊt cÇn thiÕt ë giai ®o¹n thø i. ti- thêi gian cña c¸c giai ®o¹n t-¬ng øng thø i. Trong tr-êng hîp dïng mét ®éng c¬ chung ®Ó dÉn ®éng cho c¶ hai bé phËn di chuyÓn vµ c¬ cÊu n©ng th× gi¸ trÞ c«ng suÊt cÇn thiÕt ph¶i tÝnh b»ng tæng c«ng suÊt cÇn cho hai bé phËn nµy. H×nh 8-7 - c: S¬ ®å x¸c ®Þnh lùc n©ng gÇu m¸y xóc c¸n gÇu quay 8.2.8. N¨ng suÊt cña m¸y xóc C¸c m¸y xóc theo chu kú nh- c¸c lo¹i m¸y xóc c¸n gÇu l¨n, xóc c¸n gÇu quay vµ m¸y bèc lß giÕng ®Òu ®-îc tÝnh n¨ng suÊt thùc tÕ cña m¸y b»ng c«ng thøc: Q = T.V. KtgKbd(T/h) Trong ®ã: T: Sè chu kú xóc cña m¸y trong 1 giê V: Dung tÝch cña gÇu xóc m3 Ktg: HÖ sè sö dông thêi gian phô thuéc vµo tr×nh ®é tæ chøc s¶n xuÊt, ®iÒu kiÖn chèng gi÷ lß, cì quÆng, cung cÊp n¨ng l-îng. Kb®: HÖ sè bèc ®Çy gÇu phô thuéc vµo tr×nh ®é thao t¸c cña c«ng nh©n. : tû träng cña quÆng T/m3 N¨ng suÊt cña m¸y xóc ngoµi yÕu tè vµ hÖ sè sö dông thêi gian K tg ra phô thuéc vµo qu¸ tr×nh kü thuËt vËn hµnh ng-êi c«ng nh©n l¸i m¸y ph¶i thùc hiÖn. Tuú 105
theo tÝnh chÊt lµm viÖc cña tõng m¸y mµ cã qui tr×nh kü thuËt vËn hµnh riªng nh»m lµm t¨ng sè chu kú xóc ®-îc trong 1giê vµ t¨ng hÖ sè bèc ®Çy Kb®. Qui tr×nh kü thuËt vËn hµnh ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt cho m¸y. - §-a m¸y c¸ch ®èng quÆng tõ (1,5 - 2) m. - Cho m¸y tiÕn ®Ó gÇu xóc tiÕn vµo ®èng quÆng lµm t¨ng ®éng n¨ng cho gÇu. - Khi gÇu xóc ngËp s©u vµo ®èng quÆng ®iÒu khiÓn gÇu n©ng lªn h¹ xuèng tõ (1 - 2) lÇn ®Ó t¨ng hÖ sè bèc ®Çy gÇu. - §iÒu khiÓn n©ng gÇu ®ång thêi cho m¸y lïi l¹i sao cho khi m¸y c¸ch ®èng quÆng tõ (1,5 - 2) m lµ lóc gÇu ®æ hÕt quÆng vµo goßng. - §iÒu khiÓn h¹ gÇu ®ång thêi cho m¸y tiÕn sao cho khi gÇu xóc h¹ xuèng võa tiÕp xóc víi ®èng quÆng, ®Ó gi¶m thêi gian mét chu kú xóc nh»m t¨ng sè chu kú xóc trong mét giê T. C©u hái bµi tËp ch-¬ng 8 1- §Æc ®iÓm, c«ng dông, ph¹m vi sö dông cña m¸y xóc theo chu kú? 2- CÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc c¸c bé phËn chÝnh cña m¸y xóc c¸n gÇu l¨n? 3- CÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc c¸c bé phËn chÝnh cña m¸y xóc c¸n gÇu quay? 4- N¨ng suÊt cña m¸y xóc theo chu kú. Nªu biªn ph¸p n©ng cao n¨ng suÊt bèc xóc cho m¸y? 5- Nªu nh÷ng ph-¬ng ph¸p kiÓm tra vµ ®iÒu chØnh phanh. Kü thuËt thay phanh ë m¸y xóc cµn gÇu quay? 106
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: - 1: Khoan nổ mìn - xúc bốc - vận tải 107
- 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 108
- Trạng thái của vỉa o Chiều dày của vỉa:  Loại rất mỏng: chiều dày 0,5  0,8 m  Loại mỏng: chiều dày 0,8  1,5 m  Loại trung bình: chiều dày 1,5  3,5 m  Loại dày: chiều dày lơn hơn 3,5 m o Góc dốc của vỉa:  Loại dốc thoải: độ dốc 0  25 độ  Loại dốc đứng: độ dốc 25  45 độ  Loại dốc đứng: độ dốc 45  90 độ o Độ cứng của than và đất đá:  Than mềm: hệ số f < 1  Than Antraxit: hệ số 1 < f < 2 ( than đá)  Than cứng: hệ số f >2 - Tính chất cơ lý của đất đá: o Độ vững chắc của đất đá: điều này được đặc trưng bằng độ bền cắt, nếu độ cứng càng lớn thì độ bền cắt càng cao dẫn đến khi làm việc lưỡi cắt nhanh mòn. o Thành phần thạch học: chính là lớp đất đá kẹp. o Độ chứa khí và ngậm nước: chủ yếu chứa khí metal. - Các phay phá địa chất b) Yếu tố chủ quan Yếu tố chủ quan được đánh giá dựa trên góc độ kỹ thuật, bao gồm: - Phương pháp khai thác. - Các giải pháp kỹ thuật cụ thể. 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 109
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 hẹp; chiều cao rạch: h = 0,09  0,25 m, chiều sâu rạch bằng chiều rộng khấu L. 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 110