LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết luận án trung thực Những kết luận án chưa công bố Hà Nội, ngày .tháng năm 2013 Tác giả luận án Bùi Thanh Nhu LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cám ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn: PGS.TS Đinh Văn Chiến PGS.TS Tăng Huy Tôi xin chân thành cám ơn đến thầy cô môn Máy thiết bị mỏ, Khoa Cơ điện, Phòng sau Đại học, Ban giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội; Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh; Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ, Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ, Cơng ty Than Nam Mẫu, Tập đồn Than Khoáng sản Việt Nam; Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; bạn bè, đồng nghiệp người thân giúp đỡ, ủng hộ, tạo điều kiện thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án MỤC LỤC CHƯƠNG .8 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỐNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ 1.1 Đánh giá khả áp dụng giới hóa khai thác than mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh 1.1.1 Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam[8] 1.1.2 Đánh giá khả áp dụng giới hoá khai thác mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh [9] Bảng 1.1 Tổng hợp trữ lượng khu vực huy động vào đánh giá 10 Hình 1.1 Quan hệ chiều dày vỉa với tổng trữ lượng có khả giới hố 11 Hình 1.2 Quan hệ góc dốc vỉa với tổng trữ lượng 12 có khả giới hoá 12 Hình1.3 Quan hệ chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả giới hoá 13 Hình 1.4 Quan hệ chiều dài theo phương khu vực khai thác .14 với tổng trữ lượng có khả giới hố .14 Hình 1.5 Quan hệ phạm vi giới hạn chiều dài theo phương khu vực 15 khai thác với tổng trữ lượng có khả giới hố 15 Hình 1.6 Quan hệ chiều dài theo theo độ dốc khu vực khai thác .16 với tổng trữ lượng có khả giới hố .16 1.2 Giới thiệu thiết bị chống số nước giới 17 1.2.1 Giới thiệu khái quát cột chống thủy lực đơn .18 Hình 1.7 Hình ảnh cột chống thủy lực đơn 18 1.2.1.1 Cột chống thuỷ lực đơn dịch bơm (NĐZ-Trung quốc) 18 1.2.1.2 Cột chống thuỷ lực đơn dịch bơm (DZ - Trung quốc) 20 1.2.1.3 Cột chống thủy lực đơn Liên bang Đức 21 1.2.2 Giới thiệu khái quát giá thủy lực di động giá thủy lực di động dạng khung 21 1.2.2.1 Giá thủy lực di động 21 Hình 1.8 Giá thủy lực di động 22 1.2.2.2 Giá thủy lực di động dạng khung 22 Hình 1.9 Giá thủy lực di động dạng khung mã hiệu ZH 23 1.2.3 Giới thiệu khái quát giàn chống thủy lực tự hành .24 1.2.3.1 Giới thiệu chung 24 1.2.3.2 Hình ảnh thơng số số loại giàn chống tự hành chế tạo Trung Quốc số nước giới 25 Hình 1.10 Tổ hợp giàn tự hành mã hiệu ZY 25 Hình 1.11 Tổ hợp Giàn tự hành mã hiệu XY 25 Hình 1.12 Tổ hợp Giàn tự hành mã hiệu ZF 25 Hình 1.13 Tổ hợp Giàn tự hành mã hiệu ZZ ZDB 26 Hình 1.14 Tổ hợp Giàn tự hành mã hiệu GLINIK 26 26 Hình 1.15 Giàn chống tự hành KDT-1 26 26 Hình 1.16 Giàn chống 2ANSH .26 1.3.1 Cột chống thủy lực đơn DZ22 NDZ22.(hình 1.7) .27 1.3.2 Giá đỡ thủy lực di động XDY(hình 1.8) 27 1.3.3 Giàn chống tự hành ZZ3200 (hình 1.13) 28 1.3.4 Giàn chống tự hành VINALTA (hình 1.17) 28 Hình 1.17 Giàn chống tự hành VINALTA 29 1.3.5 Giàn tự hành KĐT-1 (hình 1.15) 29 1.3.6 Giàn chống 2ANSH (hình 1.16) 29 1.3.7 Giá thủy lực di động dạng khung ZH1600/16/24Z 30 KẾT LUẬN CHƯƠNG .33 CHƯƠNG 34 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN, 34 GIÁ KHUNG THỦY LỰC .34 2.1 Tác động tương hỗ chống đất đá mỏ[13] 34 2.2 Ảnh hưởng trình sản xuất đến tác động tương hỗ chống đá vách[13] 37 2.3 Một số giả thuyết áp lực mỏ[13] 41 2.3.1 Giả thuyết áp lực mỏ vòm cân tự nhiên giáo sư Protodiakonov M.M .41 Hình 2.3 Sự hình thành vịm cân tự nhiên khu khai thác .42 2.3.2 Thuyết block liên động Kuznesov G.H 44 2.4 Tính tốn ổn định chịu nén tâm[15] .45 Hình 2.6 Bài toán Ơle .46 2.5 Các công thức học môi trường liên tục[15] .47 2.5.1 Ten xơ ứng suất .47 Hình 2.8 Ten xơ ứng suất .48 Hình 2.9 Tính tốn biến dạng dài 50 Hình 2.10 Tính tốn biến dạng góc 51 Hình 2.11.Mơ hình tính tốn 52 Hình 2.12 Ứng suất Vơn –Mises khơng gian ứng suất 54 Hình 2.13 Mơ hình tính toán 54 2.6.2 Cơng thức tính ứng suất chuyển vị .55 Hình 2.14 Điều kiện cân phân tố 56 Hình 2.15 Biểu đồ biến thiên r t dọc theo bán kính 59 Hình 2.16 Biểu đồ biến thiên r t 61 Hình 2.17 Ứng suất điểm 61 Hình 2.18 Sự biến thiên r t dọc theo bán kính .62 CHƯƠNG 64 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN LỰA CHỌN MỘT SỐ THƠNG SỐ 64 CỦA GIÁ KHUNG THỦY LỰC 64 Hình 3.1 Giả thiết sơ đồ chịu tải mái .65 Hình 3.2 Mơ hình tính tốn kiểm nghiệm bền cho mái .65 3.1.3.Tính tốn mơ men qn tính mặt cắt cho mái 67 Hình 3.3 Tiết diện mặt cắt ngang mái 68 3.1.4.Nghiệm bền mái khung giá ZH 1600/16/24Z .69 Hình 3.4 Tiết diện mặt cắt ngang hợp lý mái tương ứng trường hợp 160T, độ bền cho phép [σ]=510 MPa, hệ số an toàn n = 1.5 .69 Bảng 3.1 Kết tính tốn mái trường hợp chịu tải 160 69 Hình 3.5 Mơ hình hình học mơ tính tốn khả chịu tải .70 mái 70 Hình 3.6 Chuyển vị mái 71 Hình 3.7 Ứng suất tương đương Von – Mises 71 Hình 3.8 Các thành phân ứng suất A, B, C; biến dạng tương đương mái D 72 3.1.6.Nhận xét 72 3.2.Nghiên cứu tính tốn, nghiệm bền cột chống 73 Hình 3.9 Giá khung thủy lực ZH 1600/16/24Z .73 Hình 3.10 Kết cấu cột chống thủy lực .73 Hình 3.11 Mơ hình tính tốn phân bố trường ứng suất xylanh, trường hợp ứng suất phẳng 75 Hình 3.12 Mơ hình hình học 78 Hình 3.13 Kết phân bố trường ứng suất cho trường hợp áp suất xylanh 20 Mpa 78 Bảng 3.2 So sánh kết tính tốn mơ giải tích .79 Áp suất trong, p .79 [MPa] .79 Ứng suất hướng kính max, σr,max [MPa] 79 Ứng suất tiếp tuyến max, σt,max [MPa] 79 Ứng suất tương đương lớn nhất, 79 σeq,max [MPa] .79 Hình 3.14 Đồ thị so sánh kết tính tốn mơ giải tích 79 Hình 3.15 Đồ thị phân bố ứng suất tương đương theo chiều dày thành, tương ứng trường hợp r1 = 55 mm; r2 = 60 mm 80 Hình 3.17 Đồ thị phân bố ứng suất tương đương lớn thay đổi áp suất chiều dày thành, tương ứng trường hợp r1 = 55 mm 81 Hình 3.18 Đồ thị phụ thuộc tỷ lệ chiều dày .83 bán kính thành xylanh vào áp suất vật liệu 83 3.3 Tính tốn độ ổn định cột chống 87 Hình 3.19 Đồ thị xác định tải trọng tới hạn cột chống .89 KẾT LUẬN CHƯƠNG .90 CHƯƠNG 91 TÍNH TỐN LỰA CHỌN MỘT SỐ THƠNG SỐ HỢP LÝ CỦA 91 GIÁ KHUNG THỦY LỰC DÙNG TRONG KHAI THÁC HẦM LỊ VÙNG QUẢNG NINH CĨ GÓC DỐC ĐẾN 250 91 4.1 Số liệu việc sử dụng giá khung thủy lực di động Tập đồn ThanKhống sản Việt Nam (phụ lục 3) 91 Hình 4.1 Số lượng lị chợ sử dụng giá khung(tính theo%) dựa theo áp suất lị chợ tác dụng lên giá khung 92 4.2 Kết áp dụng thử nghiệm giá khung thủy lực di động chế tạo nước áp dụng thử nghiệm lò chợ mức +150 ÷ +180 vỉa T.IC ÷ T.I Cơng ty than Nam Mẫu - Vinacomin 92 4.2.1 Phương pháp, nội dung đánh giá giá khung thử nghiệm .92 4.2.2 Kết đánh giá theo tiêu chí kết cấu, khả chịu tải 92 Hình 4.2 Trạm đo áp lực 93 94 Hình 4.3 Biểu đồ theo dõi áp lực mỏ khu vực 10 giá khung 94 áp dụng thử nghiệm 94 Hình 4.4 Biểu đồ phân bố áp lực mỏ lò chợ mức +150 +180 vỉa T.IC ÷ T.I Cơng ty than Nam Mẫu 95 4.3 Tính tốn lựa chọn số thơng số hợp lý giá khung thủy lực di động .95 4.3.1 Phương pháp tính tốn để xác định thơng số tối ưu 95 Hình 4.5 Sự phụ thuộc kích thước h0min vào tải trọng làm việc .102 vật liệu chế tạo mái 102 Hình 4.11 Sự phụ thuộc kích thước rpt vào tải trọng làm việc 114 vật liệu chế tạo cột chống 114 CODE CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN TỐI ƯU THƠNG SỐ MÁI TRÊN VÀ CỘT CHỐNG, SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C .114 // -CHUONG TRINH TINH TOAN COT CHONG - 123 KẾT LUẬN CHƯƠNG .130 KẾT LUẬN 130 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐƯỢC CÔNG BỐ 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO .133 PHỤ LỤC .136 PHỤ LỤC 1: 136 PHỤ LỤC 2: 139 DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG .8 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỐNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ 1.1 Đánh giá khả áp dụng giới hóa khai thác than mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh 1.1.1 Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam[8] 1.1.2 Đánh giá khả áp dụng giới hoá khai thác mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh [9] Bảng 1.1 Tổng hợp trữ lượng khu vực huy động vào đánh giá 10 Hình 1.1 Quan hệ chiều dày vỉa với tổng trữ lượng có khả giới hố 11 Hình 1.2 Quan hệ góc dốc vỉa với tổng trữ lượng 12 có khả giới hố 12 Hình1.3 Quan hệ chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả giới hố 13 Hình 1.4 Quan hệ chiều dài theo phương khu vực khai thác .14 với tổng trữ lượng có khả giới hố .14 Hình 1.5 Quan hệ phạm vi giới hạn chiều dài theo phương khu vực 15 khai thác với tổng trữ lượng có khả giới hoá 15 Hình 1.6 Quan hệ chiều dài theo theo độ dốc khu vực khai thác .16 với tổng trữ lượng có khả giới hố .16 1.2 Giới thiệu thiết bị chống số nước giới 17 1.2.1 Giới thiệu khái quát cột chống thủy lực đơn .18 Hình 1.7 Hình ảnh cột chống thủy lực đơn 18 1.2.1.1 Cột chống thuỷ lực đơn dịch bơm (NĐZ-Trung quốc) 18 123 // -CHUONG TRINH TINH TOAN COT CHONG #include #include #include #include //**************************************************************** // tinh chieu day toi thieu float delta_s_min(float taitrong,float ungsuatben, float r1){ float s,apsuat; apsuat=taitrong/3.14/pow(r1,2);//MPa s=2*r1/(sqrt(pow(ungsuatben/apsuat,2)-2)+sqrt(pow(ungsuatben/apsuat,2)-3)1);//mm return s; } // tinh tai toi han float taitrong_toihan(float y1, float y2, float x1, float x2, float qmin, float saiso){ float q1,q2; float g,h; float a,b; q1=qmin; do{ g=sqrt(q1)*y1*cos(x1*sqrt(q1))*sin(x2*sqrt(q1)); h=sqrt(q1)*y2*cos(x2*sqrt(q1))*sin(x1*sqrt(q1)); q1=q1+saiso; a=sqrt(q1)*y1*cos(x1*sqrt(q1))*sin(x2*sqrt(q1)); b=sqrt(q1)*y2*cos(x2*sqrt(q1))*sin(x1*sqrt(q1)); }while((g+h)*(a+b)>=0); q2=q1-saiso/2; return q2; } // Tinh tai toi han Q1, Q2 124 float qi(float e,float l, float r1, float r2){ float j; float q; j=3.14/4*(pow(r2,4)-pow(r1,4)); q=3.14*3.14*e*j/pow(l,2); return q; } // Tim gia tri nho nhat float min(float a,float b){ float c; c=a; if(c>b)c=b; return c; } //*************************************************************** void main(){ // Vat lieu float modundanhoi; float ungsuatben; float ungsuatben_min, ungsuatben_max; int u,u1; // so doan chia float sogia_ungsuatben; //Tai thiet ke float taitrong_tk; // N float taitrong_tk_min, taitrong_tk_max; int w,w1; // so doan chia float sogia_taitrong; // Chieu dai cot float l1,l2,l; // Dac trung hinh hoc 125 float i1,i2; float y1,y2,x1,x2; float s1,s2; float v[200][200],vmin; // Tai toi han float q1,q2,qmin,q_toihan; // N // Thong so hinh hoc float r1, r2,rpt; float r10,rpt0; float r1min,rptmin; float r1max,rptmax; float delta_r1, delta_r2, delta_rpt; int i,j; int n,m; //so doan chia // Thong so toi uu typedef struct { float taitrong_tk; float ungsuatben; float rpt; float r1; float r2; float thetich; float q_toihan; } out; out A[2000],B[2000]; int o,o1,o2;o=0,o1=0; //********************************************************** // Gan gia tri cho bien so modundanhoi=210000; // Tai taitrong_tk_min=400000; // N taitrong_tk_max=800000; // N 126 w=20; sogia_taitrong=(taitrong_tk_max-taitrong_tk_min)/w; taitrong_tk=taitrong_tk_min; // Vat lieu ungsuatben_min=450; //MPa ungsuatben_max=650; //MPa u=20; sogia_ungsuatben=(ungsuatben_max-ungsuatben_min)/u; ungsuatben=ungsuatben_min; // Chieu dai cot l1=1150;l2=800; l=l1+l2; //mm //********************************************************** // Tinh toan toi uu hoa for(w1=0;w1