Hoàn thiện thiết kế chế tạo giàn mềm GM 20/30, sản xuất công nghiệp cho các mỏ hầm lò

 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 45
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
1. Mở đầu
Để đẩy mạnh ứng dụng cơ giới hóa vào khai 
thác than, trong những năm gần đây, Tập đoàn 
Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) 
đặc biệt chú trọng đầu tư nghiên cứu phát triển 
lĩnh vực cơ khí, chế tạo máy nhằm nâng cao tỉ 
lệ nội địa hóa thiết bị, giảm chi phí đầu tư, nâng 
cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, từng bước 
thay thế thiết bị nhập khẩu; đồng thời tạo điều 
kiện tăng cường năng lực, thúc đẩy phát triển 
cho các đơn vị chế tạo cơ khí của Tập đoàn. 
Cho đến nay, một số loại máy, thiết bị mỏ trong 
đó có nhiều loại giàn chống đã được các đơn vị 
trong nước nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành 
công và áp dụng vào thực tế sản xuất, mang lại 
hiệu quả kinh tế, kỹ thuật lớn. 
Trên cơ sở kết quả áp dụng thành công công 
nghệ khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng 
giàn mềm tại một số lò chợ trong Tập đoàn, từ 
kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu, thiết 
kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong 
điều kiện khai thác các vỉa than có chiều dày 
trung bình, góc dốc trên 45o”, Viện KHCN Mỏ 
phối hợp cùng các đơn vị cơ khí trong TKV chế 
tạo 06 bộ giàn mềm GM20/30 với tỷ lệ nội địa 
hóa trên 80% giá trị thiết bị. Thông số kỹ thuật 
thử nghiệm tương đương loại nhập khẩu của 
nước ngoài. Tuy nhiên, các sản phẩm giàn mềm 
mới ở dạng sản xuất, thử nghiệm đơn lẻ, cần 
có đánh giá thử nghiệm giàn chế tạo áp dụng 
cho cả một lò chợ để đánh giá tổng hợp, đầy đủ 
hơn về các yếu tố, tiêu chí kỹ thuật, tính ổn định 
của sản phẩm phù hợp với điều kiện làm việc 
cụ thể của mỗi lò chợ, làm cơ sở cho việc sản 
xuất thương mại và áp dụng rộng rãi trong các 
mỏ than hầm lò. Trên cơ sở đó, Viện KHCN Mỏ, 
Công ty CP Cơ khí Mạo Khê đề xuất thực hiện 
Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ 
cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các vỉa 
than có góc dốc trên 45o, chiều dày từ 2,0m đến 
3,0m”. Dự án kế thừa kết quả đề tài nghiên cứu 
và tập trung vào giải quyết các nội dung: 
- Hoàn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm đáp 
ứng tiêu chuẩn thiết bị chống giữ trong hầm lò, 
có đặc tính tương đương loại sản xuất tại nước 
ngoài, phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật 
thực tế mỏ hầm lò; 
- Chế tạo qui mô công nghiệp số lượng giàn 
mềm sử dụng đủ cho lò chợ với tỉ lệ nội địa 
hoá hơn 90% về giá trị, 99% về khối lượng sản 
phẩm;
- Theo dõi đánh giá, cải tiến hoàn thiện sản 
phẩm, phục vụ nhu cầu thương mại hóa, áp 
dụng rộng rãi và phát triển các loại giàn mềm 
khác.
Trong quá trình thực Dự án, Viện đã phối hợp 
Công ty CP Cơ khí Mạo Khê, Công ty CP Công 
nghiệp Ô tô chế tạo thành công 624 bộ giàn 
chống GM 20/30, đưa vào áp dụng thử nghiệm 
trong lò chợ 8(43)-4-TK mức -150/-60, khu 
Tràng Khê, mỏ Tràng Bạch để theo dõi đánh giá 
hoạt động thực tế của giàn. 
2. Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật giàn mềm GM 
20/30
Giàn chống mềm GM 20/30 là loại giàn chống 
dạng che chắn, có thể tự di chuyển nhờ tải trọng 
đất đá phía trên giàn. 
HOÀN THIỆN THIẾT KẾ CHẾ TẠO GIÀN MỀM GM 20/30,
SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP CHO CÁC MỎ HẦM LÒ
Tóm tắt: 
Bài báo trình bày tổng hợp kết quả hoàn thiện thiết kế, chế tạo và thử nghiệm giàn chống GM 
20/30 thuộc Dự án SXTN “Thiết kế, chế tạo giàn mềm có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác 
các vỉa than có góc dốc trên 45o, chiều dày từ 2,0m đến 3,0m” do Viện KHCN Mỏ phối hợp với Công 
ty CP Cơ khí Mạo Khê thực hiện.
TS. Đào Hồng Quảng
ThS. Đoàn Ngọc Cảnh
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
ThS. Nguyễn Hải Long, ThS. Đặng Văn Phối
Công ty CP Cơ khí MạoKhê – Vinacomin
Biên tập: TS. Tạ Ngọc Hải
46 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Giàn có đặc điểm: thể tích nhỏ, trọng lượng 
nhẹ, di chuyển linh hoạt, dễ thao tác bảo dưỡng, 
vận chuyển thuận tiện, khả năng thích nghi cao. 
Trong lò chợ các giàn được ghép thành tổ hợp 
liên kết với nhau bằng dây xích, có tác dụng che 
kín hoàn toàn không gian làm việc, khai thác 
bên dưới giàn. Quá trình khai thác tiến gương 
lò chợ, giàn chống có thể tự di chuyển, thay đổi 
chiều rộng chống giữ lò chợ trong một phạm vi 
nhất định và đảm bảo an toàn cho công nhân 
khai thác.
Cấu tạo và đặc điểm kỹ thuật chính của giàn 
mềm GC 20/30 như sau:
TT Tên gọi Đơn vị Giàn trị
1 Chiều rộng của xà giàn mm 320
2 Khe hở giữa các xà giàn chống mm ≥ 30
3 Chiều dày khai thác lớn nhất m 3
4 Chiều dày khai thác nhỏ nhất m 2
5 Góc dốc vỉa độ 45¸75
6 Kích điều khiển xà đuôi ĐK100/70 x 370
7 Cột chống phụ GK110/98.00/1 
8 Khoảng cách tâm giữa hai giàn mm 350¸370
9 Tải trọng làm việc theo hướng dốc vỉa kN 650
10 Khối lượng kg 450
11 Áp suất định mức trạm bơm MPa 20
12 Dung dịch công tác Dầu nhũ hóa 
 Trên cơ sở đặc điểm kết cấu giàn, điều kiện 
áp dụng, Đề tài đã tính toán, thiết kế hoàn chỉnh 
giàn mềm GM 20/30 với sự hỗ trợ của phần 
mềm thiết kế chuyên dụng. Bộ hồ sơ thiết kế 
đã được Cục kỹ thuật An toàn & Công nghiệp 
- Bộ Công Thương xét duyệt, cho phép chế 
tạo và thử nghiệm trong môi trường hầm lò.
Các đặc tính kỹ thuật của giàn chống được 
thể hiện trong bảng 1.
3. Công tác hoàn thiện thiết kế, chế tạo, 
thử nghiệm công nghiệp sản phẩm
3.1. Công tác hoàn thiện thiết kế
Hình 1: Kết cấu chính giàn mềm GM 20/30
1. Xà định hướng; 2. Xà nóc; 3. Xà phá hoả; 4. Xà đuôi; 5. Kích điều khiển xà đuôi; 
6. Cột chống phụ; 7. Cụm van điều khiển
Thông số kỹ thuật giàn mềm GM 20/30
 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 47
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Trên cơ sở kết quả áp dụng thử nghiệm giàn 
mềm của đề tài nghiên cứu tại Hồng Thái, Dự án 
đã tham khảo ý kiến của đơn vị sử dụng,nhằm 
nâng cao chất lượng, độ tin cậy, sự thuận tiện 
trong quá trình vận chuyển, lắp đặt giàn trong
TT Theo đề tài nghiên cứu Thiết kế
Trước Điều chỉnh
1
Điều chỉnh thiết kế thay chốt 
trụ, cố định bằng kẹp U sang 
chốt côn có quai, cố định 
bằng chốt chẻ chống kẹt và 
thuận tiện cho công tác tháo 
lắp
2
Gối trung gian đúc có vách 
ngăn với lỗ xuyên tròn để lắp 
chốt thay bởi gối đúc không 
vách, có lỗ côn giúp tháo lắp 
thay xích dễ dàng, không bị 
kẹt, hỏng chốt
3
Thay đổi liên kết xà nóc và 
xà phá hỏa từ dạng bích - bu 
lông sang kết nối khóp xoay 
- chốt đảm bảo về kết cấu 
và thuận tiện tháo, lắp giàn 
do không bị kẹt hỏng bu lông 
trong quá trình sử dụng.
4
Thay đổi kết cấu tấm treo van 
từ dạng tấm sang dạng uốn 
góc giúp che chắn bảo vệ van 
khỏi đát đá phá hỏa do mìn 
trong quá trình làm việc. 
5
Thiết kế thêm ốp bảo vệ 
đường ống dẫn dịch và ống 
che bảo vệ cần piston khỏi đá 
bắn trong quá trình sử dụng 
để nâng cao chất lượng sử 
dụng sản phẩm
điều kiện thực tế của mỏ. Một số nội dung thiết 
kế đã được nhóm nghiên cứu cải tiến hoàn thiện 
như trong bảng tổng hợp.
3.2. Công tác hoàn thiện công nghệ chế 
tạo
48 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
6
Thiết kế bổ sung gân tăng 
cứng ngang dọc theo chiều 
dài xà nóc và xà phá hỏa giúp 
tăng độ bền, độ ổn định giàn.
7
Thiết kế bổ sung tay cầm cho 
cột chống để thuận tiện trong 
lắp đặt vận chuyển
1145
1580
?
1
1
0
?
1
2
7
- Với qui mô chế tạo công nghiệp, dây chuyền
sản xuất đã được sắp xếp, tổ chức hợp lý, phân 
chia theo nhóm nguyên công chuyên biệt như: 
nhóm chuyên cắt phôi, chuẩn bị nắn sửa phôi; 
nhóm dựng và gá hàn; hàn ghép hoàn thiện và 
chỉnh sửa sau gia công;
- Sử dụng tối đa các thiết bị hiện đại sẵn có 
của đơn vị: máy hàn tự động, máy tiện, máy gia 
công CNC, máy kiểm định chất lượng van thủy 
lực, máy siêu âm mối hàn phục vụ sản xuất 
chế tạo, kiểm tra sản phẩm đảm bảo độ chính 
xác, chất lượng gia công và nâng cao năng suất 
chế tạo. 
Các nội dung nghiên cứu trên đã hoàn thiện 
đưa vào áp dụng thực tiễn sản xuất sản phẩm 
qui mô công nghiệp để đảm bảo chất lượng 
theo yêu cầu thiết kế và thực tế năng lực các 
đơn vị chế tạo. 
3.3. Công tác thử nghiệm và hoàn thiện 
sản phẩm
Từ đầu năm 2019 sản phẩm của Dự án gồm
429 bộ giàn mềm GM 20/30 đã được lắp đặt, 
đưa vào chống khai thác tại lò chợ 8(43)-4-TK 
mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng Bạch. Quá 
trình áp dụng thử nghiệm thực tế cho thấy:
- Lò chợ sử dụng giàn mềm chế tạo trong 
nước đã làm việc ổn định, đáp ứng đúng chỉ tiêu 
kinh tế kỹ thuật của lò chợ (tương tự lò chợ cùng 
loại sử dụng giàn mềm ZRY nhập khẩu); 
- Các thông số kỹ thuật cơ bản của giàn mềm 
chế tạo bao gồm: chiều cao chống giữ, hành 
trình di chuyển, chuyển động của các cơ cấu, 
khả năng chống giữ đúng theo thông số, đặc 
tính kỹ thuật thiết kế của giàn. Tổ hợp liên kết 
các giàn hoạt động đồng bộ, ổn định, đơn giản
trong thao tác vận hành;
- Kết cấu cơ khí của giàn liên kết chắc chắn,
di chuyển cơ động, nhẹ nhàng, không bị biến 
dạng cong vênh, nứt vỡ do khuyết tật hàn.
- Hệ thống thủy lực:
+ Các bộ phận điều khiển van, khóa thủy 
lực trong hệ thống hoạt động đúng chức năng, 
kết cấu bền vững, chắc chắn, không cong vênh, 
biến dạng, bị oxy hóa hoặc han rỉ. Không có lỗi 
hư hỏng mất điều khiển làm ảnh hưởng tới an 
toàn cả hệ thống;
+ Các loại gioăng, phớt đảm bảo độ bền, kín 
khít; 
+ Cột, kích thủy lực của giàn: được trang bị 
lớp che bảo vệ, lực chống ổn định, đúng chức 
năng theo thiết kế, không có hiện tượng tụt, mất 
áp bất thường, biến dạng cong hỏng, rò rỉ dịch. 
Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động của lò 
chợ, với số lượng sử dụng hàng trăm giàn mềm 
làm việc trong điều kiện chống với tải trọng lớn, 
biến đổi, môi trường ẩm thấp, độc hại có xuất 
hiện một số lỗi hỏng về thiết bị, cụ thể như:
- Một số gối bắt kích đẩy trên xà đuôi có hiện 
tượng bong mối hàn do có khuyết tật xỉ hàn, độ 
ngấu kém;
- Có hiện tượng rò rỉ dịch qua gioăng làm kín 
tại vị trí kết nối, đầu tóp ống; bao che cần piton 
bị hư hại do bắn đá. Một số chốt liên kết xà nóc, 
xà dẫn hướng bị cong. Một số van điều khiển 
có hiện tượng thông dịch giữa các khoang, làm 
ảnh hưởng tới chức năng điều khiển kích thủy 
lực của giàn. 
Phân tích đánh giá chung cho thấy: đa phần 
các hư hại của thiết bị trong quá trình làm việc 
của giàn mềm là lỗi phát sinh thông thường với 
lò chợ sử dụng dây chuyền thiết bị. Một số lỗi do 
chất lượng chế tạo. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu 
quả sử dụng, thuận tiện cho công tác vận hành, 
 KHCNM SỐ 5/2019 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 49
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Completion of design and manufacture of gm 20/30 soft support, 
industrial production for underground coal mines
Abstract: 
The paper summarizes the completion results of the design, manufacture and test of GM 20/30 
shield support under the experimental production project “Design and manufacture of soft hydraulic 
shield support in the exploitation conditions of coal seams with slope angle over 45o, thickness 
from 2,0m to 3,0m implemented by Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology in 
coordination with Vinacomin - Mao Khe Mechanical Joint Stock Company
Dr. Dao Hong Quang, MSc. Doan Ngoc Canh
Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology
MSc. Nguyen Hai Long, MSc. Dang Van Phoi,
Vinacomin - Mao Khe Mechanical Joint Stock Company
cần tiếp tục hoàn thiện nâng cao hơn nữa độ ổn 
định, chất lượng sản phẩm chế tạo:
- Điều chỉnh kích thước, biên dạng xà đuôi 
nhằm tăng cường độ cứng gối bắt kích và thuận 
tiện cho dịch chuyển thiết bị;
- Điều chỉnh thiết kế bộ che bảo vệ van để 
tăng độ cứng, chống biến dạng do đá bắn khi 
nổ mìn;
- Thiết kế điều chỉnh lõi tay van điều khiển 
(cối nhựa thay bởi cối đồng, bi thép thay bởi bi 
inox) để cải thiện chất lượng, chống thông dịch 
giữa các khoang điều khiển; Điều chỉnh áp suất 
đặt van an toàn phù hợp thực tế sử dụng
4. Kết luận
- Giàn mềm GM20/30 đã được nghiên cứu 
cải tiến, hoàn thiện thiết kế, sản xuất với qui mô 
công nghiệp và đưa vào thử nghiệm tại lò chợ 
8(43)-4-TK mức -150/-60 vỉa 8(43) mỏ Tràng 
Bạch. Qua theo dõi thực tế, sản phẩm đã làm 
việc ổn định, tin cậy, phù hợp điều kiện thực 
tế của lò chợ áp dụng. Các thông số kỹ thuật 
tương đương sản phẩm cùng loại nhập khẩu 
của nước ngoài;
- Để tiếp tục phát triển thành sản phẩm 
thương mại ổn định, công tác nghiên cứu cần 
tiếp tục nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá 
thành và tiếp tục khả năng mở rộng sản xuất 
sang các loại giàn mềm khác, chủ động thay thế 
loại giàn mềm còn đang nhập khẩu./.
Tài liệu tham khảo:
1. Đoàn Ngọc Cảnh (2017), Báo cáo tổng kết 
đề tài ”Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo giàn mềm 
có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác các 
vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc trên 
45o”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin.
2. Đào Hồng Quảng, Nguyễn Hải Long 
(2019), Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử 
nghiệm:“Hoàn thiện thiết kế, chế tạo giàn mềm 
có cơ cấu thủy lực trong điều kiện khai thác 
các vỉa than có góc dốc trên 45o, chiều dày từ 
2,0m đến 3,0m”, Viện Khoa học Công nghệ 
Mỏ- Vinacomin và Công ty CP Cơ khí Mạo Khê- 
Vinacomin.