Nghiên cứu xây dựng quy trình thay thế tấm chắn đá bị hư hỏng của giá khung GK / 1600 / 1, 6 / 2, 4 / HT

80 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 1 (2017) 80-84 
Nghiên cứu xây dựng quy trình thay thế tấm chắn đá bị hư hỏng 
của giá khung GK/1600/1,6/2,4/HT 
Nguyễn Phi Hùng 1,*, Đặng Phương Thảo 1, Bùi Mạnh Tùng1, Phan Xuân Khải 2, Vũ Hữu Lương 2 
1 Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam 
2 Tổng Công ty Đông Bắc, Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 15/10/2016 
Chấp nhận 20/02/2017 
Đăng online 28/02/2017 
 Việc áp dụng giá khung khi khai thác than tại các lò chợ đã cải thiện điều 
kiện làm việc rõ rệt, đặc biệt là áp dụng khi điều kiện vỉa ổn định, tận dụng 
tối đa miền công tác của giá khung. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành giá 
khung thường xuyên bị hỏng một vài bộ phận, đặc biệt là tấm chắn đá. Trong 
bài báo này, nghiên cứu xây dựng và đề xuất quy trình thay thế các tấm chắn 
đá của giá khung một cách hợp lý được đặt ra trong điều kiện giá vẫn đang 
trong trạng thái làm việc. Qui trình thay thế đề xuất được kiểm nghiệm và 
áp dụng thực tế trong các mỏ hầm lò. 
© 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
Giá khung GK 
Tấm chắn trên 
Tấm chắn dưới 
Gỗ tròn 
Đá vách 
1. Đặt vấn đề 
Trong các lò chợ khấu than sử dụng giá khung 
GK có hạ trần than nóc, sau khi khấu than và hạ 
trần sẽ để lại khoảng trống khai thác, đá vách khi 
phá hỏa sẽ sập đổ vào khu vực này (Đỗ Mạnh 
Phong, Vũ Đình Tiến, 2000). Đá vách khi sập đổ sẽ 
đập vào giá khung, trong đó phần tiếp xúc chủ yếu 
là tấm chắn trước và sau làm từ tôn có chiều dày 
8-10mm thường xuyên bị bóp méo, biến dạng 
hoặc đứt liên kết với với xà và giá khung dẫn tới 
việc phải thay thế (Vũ Đình Tiến, 2001). Trong bài 
báo này, các tác giả nghiên cứu xây dựng quy trình 
thay thế các tấm chắn đá của giá khung GK một 
cách hợp lý được đặt ra trong điều kiện giá vẫn 
đang trong trạng thái làm việc. Qui trình thay thế 
bằng cách cài các cây gỗ vào hai giá hai bên với 
lưới thép để tạo ra khoảng không. Qui trình được 
kiểm nghiệm và áp dụng thực tế trong công tác 
khai thác trong các mỏ hầm lò. 
2. Quy trình thay thế tấm chắn đá bị hư hỏng 
Muốn thực hiện việc thay thế các tấm chắn đá. 
Khoảng không gian an toàn đủ để thay thế tấm 
chắn bị hỏng được tạo ra bằng cách cài các cây gỗ 
vào hai giá hai bên với lưới thép để tạo ra khoảng 
không gian 0,8m của một bước di chuyển. Sơ đồ 
tạo khoảng không gian này như Hình 2. 
Quy trình thực hiện như sau: Di chuyển giá 
cần sửa chữa số 1 lên phía trước đúng bằng bước 
tiến gương, các giá còn lại giữ nguyên vị trí. Để đưa 
các cây gỗ vào vị trí mong muốn thì phải đưa các 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E-mail: nguyenphihung@humg.edu.vn 
Nguyễn Phi Hùng và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(1), 80-84 81 
cây gỗ từ phía trước gương lên phía trên xà dưới 
lớp lưới thép theo sơ đồ hình 2. Các cây gỗ phải 
chịu lực nén do nóc lò nén lên giá và lực xô của đá 
phá hỏa đằng sau. Khả năng chịu nén ngang của 
các cây gỗ được tính cho áp lực tối đa của nóc lò 
lên giá là bằng tải trọng làm việc của giá. Ở đây chỉ 
tính khả năng chịu của các cây gỗ khi nằm bên trên 
giá, dưới lưới. Khi đến vị trí làm việc thì khi đó chỉ 
còn áp lực của đất đá hoặc than theo phương 
ngang gần như đã được dỡ tải. 
Tính số lượng cây gỗ cho việc thay 01 giá: 
)(
...
10003
cây
kdl
nxPx
n

Trong đó: 
P: Cường độ chịu nén của một giá (kN) 
3:3 Giá được các cây gỗ gác lên 
1000: Hệ số quy đổi kN thành N; 
l: Chiều dài cây gỗ (cm) 
d: Đường kính cây gỗ (cm) 
k: Hệ số kể đến sự thu hẹp tiết diện ngang của 
cây gỗ tròn (chọn k=0,8) 
n : Ứng suất nén ngang của gỗ N/cm2. 
Thay các giá trị số trên vào công thức ta được: 
cây
xxx
xx
n 6
2508,017250
100031600
Theo đặc tính kỹ thuật của giá 
GK/1600/1,6/2,4/HT thì tải trọng làm việc của 
giá là 1600 kN; 
Hiện tại hầu hết gỗ đưa vào chống lò chợ hiện 
nay có chiều dài 2,5m (250 cm), đường kính 
1816   cm tính trung bình là 17cm. 
Gỗ chống lò là gỗ nhóm 5 (bạch đàn, keo) 
Theo sức bền nén ngang của gỗ nhóm 5, n =250 
N/cm2. 
4
5
3
3
2
2
6
A 1
Kiểm tra khả năng bền cắt khi di chuyển giá: 
Khi di chuyển giá nhất là khi các cây gỗ nằm hoàn 
toàn lên trên xà giá phải chịu lực cắt do áp lực nóc 
tác dụng lên giá khung các cây gỗ phải đảm bảo 
thắng được lực cắt do áp lực nóc tác dụng lên. 
Hình 1: Giá khung thủy lực di động GK1600/1.6/2.4HT. 
Tấm chắn dưới 
Tấm chắn trên 
Hình 2. Sơ đồ vị trí giá cần thay đổi 
1. Giá cần thay tấm chắn; 
2. Các giá ở vị trí chịu lực bình thường; 
3. Các tấm chắn đá trước; 
4. Giá có tấm chắn hỏng cần thay; 
5. Cây gỗ đoản ngăn tạo khoảng không để thay 
tấm chắn cho giá 1; 
6. Lớp lưới thép B 25; A: Khoảng không gian 
được tạo ra để thay tấm chắn cho giá số 1. 
(1) 
82 Nguyễn Phi Hùng và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(1), 80-84 
Kiểm tra khi hai giá hai bên giữ nguyên vị trí 
và giá cần thay tấm chắn là đá hạ tải nằm trên 
khung đỡ. Khi đó toàn bộ nóc lò sẽ đặt lên các cây 
gỗ một lực cắt. Lực cắt tối đa tính bằng tải trọng 
làm việc của một giá. 
Khi đó khả năng chịu cắt của các cây gỗ được 
tính như sau: 
 kN
d
P cc
100.4
.12..2  
Trong đó: 
P: Lực cắt kiểm tra 
d: Đường kính cây gỗ 
c : Ứng suất cắt của gỗ nhóm 5 (60 kg/cm2). 
12: Vị trí các cây gỗ chịu lực cắt của nóc lò đặt 
vào 
100: Hệ số quy đổi 
Thay các giá trị trên vào công thức ta được: 
 kN
，
Pc 442,1878
100.4
60.12.143.172
Theo đặc tính kỹ thuật của giá khung 
GK/1600/1,62/2,4/HT khả năng chịu tải của một 
số giá là 1600kN <Pc = 1878,442 kN. Như vậy các 
cây gỗ đảm bảo chịu được theo độ bền cắt. 
Khoảng cách giữa các cây gỗ được xác định 
phụ thuộc vào 
- h: Chiều cao của tấm chắn đá cần thay 
- r: Bước di chuyển của giá chống 
- 6: Số lượng cây gỗ theo tính toán trên 
Chiều cao của tấm chắn đá sau cần bảo vệ là 
0,8m; Bước di chuyển của giá chống theo đặc tính 
kỹ thuật của giá là 0,8m. 
Thay vào công thức ta được: 
32
16
8080
 L
Như vậy cần 6 cây gỗ 1816   mới có thể 
chịu đựng được khả năng làm việc của cả 3 giá 
chống (Đỗ Mạnh Phong, Vũ Đình Tiến, 2000). Vấn 
đề là ta cần chọn vị trí các cây gỗ sao cho việc tạo 
không gian thoáng là tốt nhất theo sơ đồ cần phân 
phối bố 06 cây gỗ cho một lần: Ba cây ở phía sau 
tấm chắn đá, ba cây ở phần đuôi xà phía trên. Vị trí 
cần tạo ra khoảng trống của các cây gỗ như Hình 
3. Để đưa được các cây gỗ vào vị trí như trên cần 
phải đưa chúng từ phía trước gương, theo quá 
trình di chuyển giá các cây gỗ sẽ theo lưới và lùi 
dần về phía sau, đến khi chúng dịch chuyển đúng 
vị trí thì tiến hành đẩy giá cần thay về phía trước, 
các cây gỗ sẽ cùng với lớp lưới ngăn không cho 
than, đất đá phía luồng phá hỏa tràn vào tạo 
khoảng không gian có kích thước 1×0,8m đủ để 
thao tác tháo tấm chăn đá trên và thay tấm chắn 
đá mới . Các bước thao tác như sau: 
(2) 
Hình 3. Giai đoạn một - đưa các cây gỗ khi 
bắt đầu chuẩn bị để thay tấm chắn đá. 
Hình 4. Giai đoạn hai - tiếp tục luồn ba cây gỗ 
lên phía trên tấm chắn gương. 
Hình 5. Giai đoạn ba - chuẩn bị thay tấm đá 
trên (Các cây gỗ được di chuyển tới vị trí 
trung tâm chịu lực của xà). 
Nguyễn Phi Hùng và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(1), 80-84 83 
Sau khi nổ mìn phá gương, tiến hành nối lưới 
nóc như bình thường. Trước khi nâng các tấm 
chắn gương ta đặt các cây gỗ lên phía trên tấm 
chắn gương (bên dưới lưới) của giá cần thay tấm 
chắn. Cây gỗ được đặt vào chính giữa của xà với 
mục đích là khi hai tấm chắn gương của hai giá bên 
cạnh cùng nâng lên thì các cây gỗ nằm cân đối trên 
cả ba giá. Tại luồng bắt đầu đặt ba cây, một cây sát 
đầu xà, một cây ở phía cuối của tấm chắn gương, 
một cây ở giữa khoảng cách gữa các cây là 32cm. 
Mục đích là sau khi di chuyển giá thì các thanh 
gỗ đến vị trí của tấm chắn đá trên và tạo không 
gian an toàn để tháo, lắp thay thế tấm chắn đá. 
Sau khi khấu hết luồng, đặt tiếp ba cây tại 
luồng tiếp theo, cách cây thứ ba của luồng trước 
khoảng 40cm, 2 cây còn lại giữ khoảng cách đều 
32cm. Hai cây này sau khi đến vị trí sẽ nằm ở phần 
đuôi xà. 
Khi đó cây gỗ đầu tiên dịch chuyển được tổng 
chiều dài là 4,8m, tiếp tục ba chu kỳ, các cây gỗ sẽ 
tới vị trí cần thiết để có thể thực hiện thay tấm 
chắn đá trên. Khi đó nó vượt qua hầu hết đuôi xà 
và vượt qua tấm chắn và di chuyển xuống dưới 
được 4,8-(2,9+0,8+0,1)=1m là vừa đủ vượt qua 
tấm chắn đá trên. Cây gỗ cuối cùng còn cách đuôi 
xà là 0,6 m vừa đủ để ngăn không cho nóc ảnh 
hưởng đến quá trình thay tấm chắn. Khi đó vị trí 
tương đối của các giá như Hình 6. 
Với cách làm như trên các giá chống vẫn hoạt 
động và thay thay được tấm chắn đá trên. Chi tiết 
khó thay thế nhất của giá khung thủy lực di động. 
Cũng với cách thực hiện tương tự có thể tạo 
khoảng không gian để thay tấm chắn đá dưới khi 
các cây gỗ được hai xuống đến vịa trí của tấm chắn 
đá dưới 
3. Kết luận 
Khi sử dụng giá khung GK, một số bộ phận của 
giá trong quá trình vận hành có thể bị hư hỏng. Các 
chi tiết hỏng cần phải được sửa chữa, thay thế để 
duy trì sự làm việc ổn định của các giá. Trong thực 
tế sản xuất, tấm chắn đá chính là chi tiết dễ bị hư 
hỏng và ở vào vị trí khó thay thế. Vì vậy việc nghiên 
cứu xây dựng biện pháp thay thế tấm đá chắn trên 
là rất cần thiết. 
Quá trình nghiên cứu tính toán cho thấy giá 
vẫn đảm bảo nhiệm vụ chống đỡ lò, gỗ được sử 
dụng để làm đòn gánh tạo khoảng trống phía sau 
phục vụ cho quá trình thay thế. Quá trình tính toán 
cũng đảm bảo các cây gỗ tồn tại ổn định khi nằm 
trên nóc của các giá khung. Việc tính toán đạt yêu 
cầu trong cả điệu kiện chịu nén ngang cũng như 
chịu được theo độ bền cắt. Chủng loại gỗ là gỗ 
nhóm 5 (keo, bạch đàn) và có kích thước phổ biến. 
Cách thực hiện đã nêu trên là hoàn toàn khả thi, có 
thể áp dụng thay thể các tấm chắn đá trên, cũng có 
thể áp dụng cách làm tương tự cho việc thay thế 
tấm chắn đá dưới. 
Tài liệu tham khảo 
Đỗ Mạnh Phong, Vũ Đình Tiến, 2000. Áp lực mỏ 
hầm lò. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà 
Nội. 
Hoàng Văn Vĩ, 2010. Nghiên cứu chế tạo một số 
phần tử thủy lực dùng cho tổ hợp giá thủy lực 
di động. Báo cáo đề tài cấp nhà nước mã số 
BCTK 09NN/09, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà 
Nội.
Hình 6. Giá có tấm chắn cần thay tiến lên phía 
trước 0,8m, các cây gỗ giữ và tạo khoảng không 
gian để thay tấm chắn. 
Hình 7: Vị trí các cây gỗ cần đạt đến để thay 
tấm chắn đá dưới. 
84 Nguyễn Phi Hùng và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(1), 80-84 
Nguyễn Quý Thao. Cơ học vật rắn. Nhà xuất bản 
Giáo dục, Hà Nội, 2009. 
Nguyễn Trọng, Tống Danh Đạo, Lê Thị Hoàng Yến, 
 2010. Cơ học lý thuyết. Nhà xuất bản Khoa học 
và Kỹ thuật, Hà Nội. 
Vũ Đình Tiến, 2001. Công nghệ khai thác mỏ hầm 
lò. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội. 
ABSTRACT 
Research on replacement process of stone shield for damaged GK 
frame support 
Hung Phi Nguyen 1,*, Thao Phuong Dang 1, Tung Manh Bui1, Khai Xuan Phan 2, Luong Huu Vu 2 
1 Faculty of Mining, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam. 
2 Engineering department, 35 CO.,LTD, Dong Bac Corporation, Vietnam. 
Applications of the GK frame support for mining operations have improved considerably the working 
conditions. However, the frame supports are frequently damaged during the operations, especially the 
stone shield. This shield must be replaced to maintain the working conditions. In this paper, a process is 
proposed for the replacement of stone shield of the GK frame. The proposed process is validated and 
applied for mines.