Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máng cào dùng trong lò chợ mỏ than hầm lò năng suất  180 t/h

Từ năm 2013, theo các nhà hoạch định chính sách và dự báo, nhu cầu than của Việt Nam vượt tổng cung than trong nước, dẫn đến Việt Nam phải nhập than để cân bằng nhu cầu năng lượng. Nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và cũng là nhiệm vụ Chính phủ đặt ra, TKV phải tăng sản lượng than khai thác trong bối cảnh lượng than khai thác lộ thiên giảm dần, các mỏ hầm lò ngày càng xuống sâu.

Do các mỏ than lộ thiên ngày càng xuống sâu và sức ép về bảo vệ môi trường nên buộc phải từng bước dừng khai thác. Để bù lại lượng than lộ thiên đang giảm dần cần phải đầu tư xây dựng mỏ than hầm lò mới, song song với việc cải tải tạo và nâng công suất khai thác của các mỏ than hầm lò hiện có, đồng thời phải đầu tư đổi mới và hiện đại hoá công nghệ khai thác nhằm nâng cao năng suất. Như vậy, phải nâng năng suất khai thác lò chợ. Để đạt được điều đó phải thay đổi công nghệ hoặc thay đổi thiết bị khai thác, vận chuyển với năng suất cao hơn. Trong các mỏ than hầm lò, việc khấu than được thực hiện bằng 02 công nghệ. Đó là nổ mìn và khấu bằng máy. Việc thay đổi công nghệ sang cơ giới hóa đồng bộ khấu than đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn nhưng cũng chỉ phù hợp với một số điều kiện địa cơ mỏ nhất định và không thể thực hiện sớm. Sử dụng các thiết bị có năng suất cao hơn kết hợp với thiết kế cải tạo mỏ sẽ phù hợp với giai đoạn hiện nay, chi phí đầu tư không lớn trong khi sử dụng lại nhiều thiết bị hiện có.

Các mỏ than hầm lò Việt Nam hiện nay chủ yếu áp dụng công nghệ nổ mìn, chưa có mỏ nào hoàn toàn khấu than bằng máy, số lượng lò chợ dùng thiết bị cơ giới hoá khấu than cũng rất ít. Các vỉa than vùng bể than Quảng Ninh (vùng bể than chính của Việt Nam đã và đang khai thác) có điều kiện địa chất rất phức tạp. Chính vì thế mà đến nay số lò chợ áp dụng công nghệ khấu than bằng máy rất ít (Khe Chàm 02 lò chợ, Nam Mẫu 01 lò chợ, Hà Lầm 02 lò chợ, Dương Huy 01 lò chợ). Theo một số chuyên gia đầu ngành, trong vòng 10 đến 20 năm tới, công nghệ khoan và nổ mìn vẫn chiếm tỷ trọng lớn và chưa thể thay thế trong các lò chợ khai thác than ở Việt Nam.

Bên cạnh năng suất khấu than thì vận chuyển là một khâu then chốt quyết định năng suất khai thác mỏ. Muốn tăng năng suất và sản lượng của lò chợ thì ngoài việc nâng cao năng suất khâu khoan nổ cần phải nâng cao năng lực vận chuyển của các máng cào lò chợ cũng như hệ thống vận chuyển than 11 trong mỏ. Năng lực vận chuyển của máng cào lò chợ cũng đóng một phần quan trọng quyết định đến năng suất khai thác của lò chợ vì giảm thời gian vận chuyển thì tốc độ tiến gương càng nhanh dẫn đến năng suất lò chợ tăng lên. Nhiều năm gần đây, các mỏ than hầm lò ngành than Việt Nam đã có những chuyển biến tích cực về công tác cơ giới hóa từ khâu chống lò đến vận chuyển than nguyên khai và đất đá, nhưng nhìn chung năng suất còn rất thấp. Ngành than Việt Nam đang sử dụng một số loại máng cào với năng suất vận chuyển rất nhỏ. Trong số này, máng cào với năng suất vận chuyển 80 tấn/giờ được dùng phổ biến. Trước nhu cầu về sản lượng và vấn đề chi phí gắn với năng suất lao động, xét hiện trạng ngành than Việt Nam hiện nay và xu hướng tất yếu trong một vài năm tới, có thể thấy chu kỳ sản phẩm của loại máng cào nhỏ sẽ dần đến thời kỳ kết thúc. Trong nước, cho đến nay chưa có đơn vị nào chế tạo máng cào có năng suất vượt 150 tấn/giờ. Nhu cầu máng cào có năng suất trên 150 tấn/giờ sẽ tăng lên trong một vài năm nữa.

Những luận giải nêu trên có thể khẳng định việc nghiên cứu lập thiết kế, chế tạo các loại máng cào cỡ trung bình trở lên là một nhiệm vụ khoa học kỹ thuật cần phải giải quyết của ngành than nước ta. Để chủ động sản xuất, tận dụng các nguồn lực cơ khí chế tạo trong nước, đẩy mạnh cơ giới hóa sản xuất, Thạc sỹ máy TB Mỏ Hứa Ngọc Sơn, Viện cơ khí năng lượng và mỏ - Vinacomin và nhóm các kỹ sư cơ khí, chế tạo đề xuất đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máng cào dùng trong lò chợ mỏ than hầm lò năng suất ³ 180 t/h”.  Mục tiêu của đề tài là: nghiên cứu và thiết kế một loại máng cào cỡ trung với năng suất vận chuyển từ 200 đến 250 t/h, phù hợp với điều kiện sử dụng trong lò chợ khai thác than hầm lò bằng khoan nổ mìn, phù hợp với năng lực gia công cơ khí trong nước; chế tạo và đưa vào áp dụng trong khai thác than bằng khoan nổ mìn một loại máng cào có năng suất cao hơn các loại đang dùng, phát triển cơ khí trong nước, làm chủ thiết kế chế tạo các sản phẩm máng cào trọn bộ phục vụ ngành than, tạo lập và bổ sung cơ sở tính toán thiết kế máng cào; chủ động phát triển sản phẩm mới phù hợp với nhu cầu và năng lực gia công chế tạo trong nước; hiện đại hóa và nâng cao năng suất lao động trong khai thác than hầm lò; phát triển một sản phẩm cơ khí và tiến tới thương mại hóa, cung cấp cho các đơn vị khai thác than hầm lò, chủ động nguồn hàng trong nước, thay thế hàng nhập khẩu. Những nội dung này cũng góp phần thiết thực và phù hợp với công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá mà Đảng và Chính phủ đã đề ra.

Sau một thời gian thực hiện, đề tài đã đạt được một số kết quả đáng chú ý như sau:

* Đề tài đã giải quyết được nội dung đặt ra theo đề cương nghiên cứu và hợp đồng đã kí kết. Đề tài đã đưa ra bức tranh tổng quan về máng cào, tình hình sử dụng máng cào trong ngành than ở Việt Nam, tình hình nghiên cứu và chế tạo máng cào ở trong nước. Đánh giá khả năng và triển vọng ứng dụng các máng cào cỡ vừa.

* Đề tài đã tính toán, xây dựng bản thiết kế, lập quy trình công nghệ gia công chế tạo một số chi tiết / cụm chi tiết điển hình và lập tài liệu kỹ thuật hướng dẫn lắp đặt và vận hành một loại máng cào lò chợ khoan nổ mìn có năng suất 230 tấn/giờ với thiết kế kết cấu nhẹ và gọn, phù hợp với công nghệ gia công ở trong nước.

* Đề tài cũng đã chế tạo được 01 bộ máng cào MC-630´190/75 (MC630´190/2´75) và đã được chạy thử không tải tại nhà máy.

* Trong quá trình thực hiện, đề tài cũng hợp tác với Bộ môn Máy và Thiết bị mỏ của Trường Đại học Mỏ - Địa chất và hỗ trợ một học viên cao học bảo vệ thành công luận văn thạc sỹ kỹ thuật với đề tài "Nghiên cứu xác định một số thông số kỹ thuật chính của máng cào có năng suất từ 200 - 250 t/h phù hợp với điều kiện mỏ Việt Nam".

* Một số nội dung nghiên cứu của đề tài cũng đã được nhóm tác giả công bố trên tạp chí chuyên ngành và báo cáo khoa học chuyên ngành.

* Thiết kế sản phẩm của đề tài đã được gửi đi đăng ký về kiểu dáng công nghiệp và đã được cơ quan chức năng tiếp nhận.

* Những kết quả chính của đề tài đã góp phần đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng trong ngành khai khoáng cũng như ngành cơ khí mỏ ở trong nước. Đồng thời mở ra một loại sản phẩm máng cào mới do trong nước tự thiết kế, chế tạo và đáp ứng nhu cầu sản xuất.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 16395/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.K.L (NASATI)