Chương III.
Máy và thiết bị trong các công nghệ đào kín
kết hợp khoan phá và khoan nổ mìn
§ 3.1. Tổng quan các công nghệ mỏ truyền thống
I. Các công nghệ đào kín mỏ truyền thống
Phương pháp mỏ truyền thống là phương pháp phát triển lên trong thực
tiễn thi công lâu dài của con người. Phương pháp này dùng cấu kiện gỗ hay
thép làm che chắn tạm thời, đợi đến khi đường hầm đã hình thành xong thì
thay dần hệ che chắn tạm thời bằng vỏ xây dày toàn khối có tính vĩnh cửu. Đào
tuyến ngầm với phương pháp mỏ truyền thống có 3 sơ đồ công nghệ.
1) Mỏ truyền thống kết hợp với máy đào liên hợp: đất được đào bởi máy
đào liên hợp, dùng cấu kiện gỗ hay thép làm che chắn tạm thời sau đó xây vỏ
tunnel vĩnh cửu.

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí thiết bị công nghệ mỏ kết hợp với máy đào liên hợp
combai:
1 - đầu phá đất combai; 2 - bộ phận cào vơ combai; 3 - cấu kiện gỗ hay thép làm che chắn tạm
thời; 4 – xích tải gạt combai; 5 – máy vận tải hầm lò

2) Mỏ truyền thống kết hợp khoan - nổ mìn: đất được đưa ra khỏi gương
đào nhờ khoan - nổ mìn, dùng cấu kiện gỗ hay thép làm che chắn tạm thời sau
đó xây vỏ tunnel vĩnh cửu. Sơ đồ bố trí thiết bị thể hiện trên hình 3.2. Phương
án này chỉ dùng cho đào tuyến ngầm trên núi, đất có độ cứng trung bình có ít
nước.

Hình 3.2. Sơ đồ bố trí thiết bị công nghệ mỏ kết hợp khoan - nổ mìn:
1 – gương đào; 2 - cỗ máy khoan; 3 – máy cào vơ; 4 - máy vận tải hầm lò; 5 - cấu kiện gỗ hay
thép làm che chắn tạm thời

48

3) Mỏ truyền thống kết hợp
đào thủ công:
Đất được đào bởi sức người
bằng dụng cụ thủ công, máy
khoan cầm tay hoặc búa chèn
hơi v.v…, dùng cấu kiện gỗ
hay thép làm che chắn tạm
thời, sau đó xây vỏ tunnel
vĩnh cửu. Phương án này
được sử dụng khi đào tunnel
qua vùng có điều kiện địa
chất ổn định, khó sạt lở, độ
Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ mỏ đào thủ
công:
1 – đào đất bởi sức người bằng dụng cụ thủ công,
máy khoan cầm tay hoặc búa chèn hơi v.v…; 2 - cấu
kiện gỗ hay thép làm che chắn tạm thời

cứng từ nhỏ tới trung bình và
ít nước ngầm.

§ 3.2. Tổng quan công nghệ khoan nổ mìn trong đất đá cứng và
phương pháp mới của Áo
I. Phương pháp mới của Áo

Hình 3.4. Trình tự và sơ đồ công nghệ thi công tunnel theo công nghệ mới của
Áo NATM:
1 — máy khoan; 2 — neo; 3 — lưới thép; 4 — lớp bê tông phun (khô hoặc ướt) gia cố
tạm thời;

5 — tổ hợp máy bơm phụt vữa bê tông; 6 — xe di chuyển có lắp các thiết bị quan trắc;
7 — ván khuôn di động, 8 — vỏ tunnel vĩnh cửu

Phương pháp thi công đường hầm mới của Áo (New Austrian Tunneling
Method - NATM) là do nhà bác học người Áo K.V Rabcewicz đề xuất ra trước
tiên. Phương pháp này lấy phun bê tông và neo làm biện pháp che chống chủ
yếu, thông qua giám sát đo đạc khống chế biến dạng. Phương pháp thi công
49


NATM tận dụng năng lực tự chịu tải của đất đá thường được thi công trong nền
đất đá có khả năng tự ổn định hình 3.4.
Sau khi đào hở vách lò người ta gia cố tạm tời bằng khoan neo, bằng
phun bê tông lên bề mặt nóc và vách lò, đồng thời quan trắc một cách thoả
đáng biến dạng hầm lò và khẩn trương thi công vỏ lò vĩnh cửu.
Trong thực tế tại Việt nam đã sử dụng công nghệ này từ lâu, cụ thể là đào
hầm qua núi đá bằng công nghệ khoan nổ mìn. Trên thế giới công nghệ này đã
được ứng dụng cho các tunnel đi qua đất có khả năng tự ổn định và đất có khả
năng tự ổn định kém với công nghệ tạm gọi là công nghệ đào tunnel bằng
phương pháp “chống trước đào sau ”.
Tóm lại công nghệ thi công tunnel theo công nghệ mới của Áo NATM có 2
loại với 2 điều kiện địa chất hoàn toàn khác nhau đó là:
1) Công nghệ “chống trước đào sau” kết hợp với công nghệ NATM

Hình 3.5 Chống trước bằng gia cố trước khi đảo trên mặt đất:
1 – thiết bị KPVCA; 2 – bê tông đất; 3 – tunnel; 4 – các cọc bê tông đất chông lên nhau tạo một lớp địa
tầng tốt cho đào tunnel.

Khi thi công qua nền đất có khả năng tự ổn định kém, nếu tiếp tục ứng
dụng công nghệ áo mới thì phải gia cố nền đất yếu dưới sâu xung quanh hoặc

xung quanh và toàn bộ tiết diện tunnel bằng bê tông đất trước khi đào tunnel.
Gia cố nền đất có khả năng ổn định kém dưới sâu bằng công nghệ trộn sâu tại
chỗ Mix in situ mà nổi bật là công nghệ khoan phụt vữa cao áp (KPVCA) sẽ
được đề cập kỹ trong chương 7.
50


Hình 3.6. Chống trước bằng gia cố đất vượt lên phía trước tunnel nằm ngang:
1 – lớp đất yếu cần sử lý; 2 – các trụ xi măng đất được tạo ra bằng cách khoan chéo để tạo ra lớp đất có
khả năng chịu tải và chống thấm nước tốt; 3 – khiên thủ công hoặc tổ hợp khiên; 4 – lớp đất tốt; vỏ lò

Phương án chống trước với hai giải pháp: Chống trước trên mặt đất (khi
mặt bằng cho phép hình 3.5) và chống trước bằng cách gia cố đất vượt lên
phía trước tunnel ngang hoặc nghiêng hình 3.6 kết hợp khiên hoặc NATM.
Thứ tự thi công tunnel bằng công nghệ chống trước đào sau là:
- Bước 1: Gia cố lớp đất yếu dưới sâu;
- Bước 2: Đào tunnel (đào kín hoặc hở);
- Bước 3: Lắp lưới cốt thép;
- bước 4: Khoan neo;
- Bước 5: Phun bê tông gia cố tạm thời (có lưới thép hoặc không có lưới
thép);
- Bước 6: Đồng thời kiểm soát biến dạng thoả đáng và chính xác để kịp
thời sử lý nếu có sự cố và nhanh chóng thi công tunnel vĩnh cửu.
II. Công nghệ khoan nổ mìn thi công trong nền đá cứng - NATM
Hiện nay khi xây dựng tuyến ngầm đi qua những vùng đất đá cứng và
rất cứng (các tunnel dẫn nước trên núi cho các công trình thuỷ điện chẳng hạn)
người ta sử dụng rất nhiều phương pháp đào phá đất đá như: khoan nổ mìn,
máy đào một càng (main beam machine)…, tuy nhiên tại Việt nam phương
pháp phổ biến nhất vẫn là khoan nổ mìn.
Đây là công nghệ thi công tunnel mà bản chất là theo công nghệ mới

của Áo trong điều kiện đất đá cứng và rất cứng, khả năng tự ổn định rất lớn.
Công nghệ này đã được sử dụng ở Việt nam từ khá lâu, thường được dùng để
thi công các tunnel xuyên núi, tunnel dẫn nước cho các nhà máy thuỷ điện.
Dưới đây là sơ đồ khối thứ tự thi công tunnel bằng công nghệ khoan nổ
mìn:

51


Khoan nổ
mìn
Ép vữa đỉnh,
vòm và sườn

Đưa đá vụn
ra
Thi công
vỏ tunnel
cửu

Dựng lưới
cốt thép

Neo lưới
thép vào lò

Phun bê
tông

Gia cố

bằng neo

Sơ đồ khối 3.1
Nội dung cơ bản của phương pháp này là dùng thiết bị khoan để tạo ra
các lỗ khoan nhỏ đường kính 36-75mm có độ sâu tới 7m (theo một sơ đồ nhất
định gọi là hộ chiếu khoan) trong lòng khối đá (gương khoan) rồi nạp một lượng
thuốc nổ vào trong lỗ khoan. Sau khi nạp thuốc nổ, khoảng trống còn lại của lỗ
mìn, kể từ khối thuốc tới miệng lỗ mìn được chất kín bằng vật liệu trơ, đó là nút
lỗ mìn và khởi nổ lượng thuốc. “Trơ” ở đây có nghĩa là không có khả năng bắt
cháy dưới tác dụng của nhiệt độ cao trong quá trình nổ mìn. Nút lỗ mìn thường
là cát pha lẫn bột sét. Năng lượng phát sinh khi nổ của lượng thuốc sẽ phá vỡ
khối đá, tạo ra khoảng trống theo yêu cầu trong lòng khối đá, và việc tiếp theo
là bốc xúc vận chuyển làm sạch đá nổ, gia cố tạm thời và thi công vỏ tunnel
vĩnh cửu.
So với các phương pháp khác thì phương pháp khoan nổ mìn có nhiều
ưu điểm: vốn đầu tư ít, hiệu quả phá đá cao, phương pháp có thể áp dụng cho
đất đá có độ kiên cố cao, không phụ thuộc vào diện tích của gương đào và
chiều dài của công trình. Công nghệ thi công tuyến ngầm bằng phương pháp
khoan nổ mìn có thể được ứng dụng cho các tuyến tunnel đi qua đất có điều
kiện địa chất khác nhau, nhưng công nghệ này đặc biệt hiệu quả khi thi công
tuyến tunnel qua nền đất có độ cứng từ trung bình đến rất cứng, và khi mà các
công nghệ khác không đạt hiệu quả cần thiết.
Nhược điểm của phương pháp nổ mìn là độ nguy hiểm cao trong quá
trình thi công, gây ô nhiễm môi trường bởi các sản phẩm nổ, gây chấn động
ảnh hưởng đến độ ổn định của đất đá, các công trình liền kề… và chỉ nên áp
dụng cho các công trình đi qua nền đá cứng ít nước nơi có ít dân cư.
Trên thế giới các khái niệm về công nghệ khoan nổ mìn với tiếng Anh là
Drill and Blast, Drilling and Blasting, drill-and-shoot, hoặc D&B, nghĩa là
“khoan và nổ mìn”. Ở một góc độ nào đó, nó còn có một phần nghĩa của
Conventional Tunnelling - Kỹ thuật làm hầm thông thường (truyền thống), do đã

được ứng dụng rộng rãi và rất lâu đời từ khi con người bắt đầu thi công các
công trình ngầm.
52


Tóm lại, phương pháp khoan và nổ mìn là phương pháp phá vỡ đá bằng
cách khoan các lỗ đường kính nhỏ theo một sơ đồ lập sẵn, nhồi chúng bằng
thuốc nổ và sau đó kích nổ theo một chương trình cố định để cắt khối đá thành
một hình dạng không gian ngầm mong muốn.
Có nhiều sơ đồ bố trí thiết bị trong thi công khoan nổ mìn như đã liệt kê
trong chương 1. Ở đây ta chi nghiên cứu công nghệ và thiết bị khoan nổ mìn
trong nền đá cứng đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nghành xây dựng
thuỷ điện của chúng ta.
Các công đoạn thi công tuyến ngầm bằng phương pháp nổ mìn trong
nền đá cứng bao gồm:
- Thiết kế hộ chiếu khoan (vị trí và hướng của từng lỗ khoan trên gương
đào);
- Khoan lỗ nổ mìn theo hộ chiếu khoan;
- Nạp thuốc mìn, bịt lỗ mìn bằng nút trơ ;
- Nổ mìn;
- Bốc xúc và vận chuyển đất đá ra khỏi gương đào;
- Khoan neo;
- Lắp đặt lưới thép làm cốt thép cho lớp bê tông gia cố tạm thời.
- Phun bê tông (khô hoặc ướt)
- Chống thấm;
- Thi công vỏ tunnel bê tông cốt thép liền khối vĩnh cửu ngay (nếu khả
năng chịu tải của đất đá không lớn lắm) hoặc sau nhiều chu kỳ tuần hoàn
khoan nổ để có chiều dài đủ lớn, sau đó thi công vỏ tunnel vĩnh cửu
Thiết bị phục vụ thi công tuyến tunnel ngầm bằng phương pháp khoan
nổ mìn bao gồm máy khoan cầm tay, máy khoan cột, cỗ máy khoan, cỗ máy

khoan neo, thiết bị thông gió (xem chương 7), tổ hợp thiết bị phun bê tông (xem
chương 7), máy bốc xúc và vận tải đá (xem chương 6). Trong chương này
chúng ta chỉ nghiên cứu các thiết bị phục vụ cho công tác khoan tạo lỗ nổ mìn.

§ 3.3. Công tác khoan và những đặc tính tổng quát của các
phương pháp khoan
I. Công tác khoan và phân loại
1. Công tác khoan
Lỗ khoan là những lỗ được dụng cụ khoan sâu vào trong đất đá có
đường kính dưới 75 mm và chiều sâu không quá 5 m. Những lỗ khoan có

53


đường kính từ 250 – 300mm được gọi là giếng khoan, và nếu giếng khoan ấy
có chiều sâu trên 5 m thì được gọi là giếng khoan sâu.
Khoan là công đoạn đầu tiên và quan trọng nhất trong công nghệ thi công
tunnel bằng phương pháp khoan nổ mìn. Nội dung của công đoạn này là quá
trình tạo lỗ trên gương đào bao gồm việc phá vỡ đất đá ở gương lỗ khoan bằng
dụng cụ khoan và đưa phoi đất đá bị phá vỡ lên khỏi miệng lỗ khoan.
2. Phân loại các phương pháp khoan
Tính đa dạng của phương tiện và các phương pháp khoan đòi hỏi phải
phân loại chúng theo những đặc điểm khác nhau.
a) Theo bản chất của ứng suất phá vỡ đất đá các phương pháp khoan
được chia thành:
- Khoan cơ học: Đất đá bị phá vỡ do phát triển ứng suất cơ trong nó
(khoan quay, khoan đập-xoay, khoan đập-quay, khoan quay-đập);
- Khoan nhiệt: Sự phá vỡ đất đá xảy ra do phát triển ứng suất nhiệt trong
nó (khoan nhiệt, khoan plazma, khoan điện-nhiệt).
b) Theo sơ đồ phá vỡ gương lỗ khoan các phương pháp khoan gồm có:

- Khoan lấy mẫu: khoan vòng quanh tiết diện gương lỗ khoan, phần đất đá
ở giữa không bị phá vỡ (gọi là mẫu), mẫu được lấy lên mặt đất nhờ thiết bị đặc
biệt;
- Khoan phá toàn bộ gương lỗ khoan: dụng cụ khoan phá vỡ toàn bộ tiết
diện gương lỗ khoan.
c) Theo phương pháp lấy sản phẩm phá vỡ ra khỏi gương lỗ khoan: có
các phương pháp sau:
- Phương pháp khoan với sự làm sạch gương lỗ khoan theo chu kỳ;
- Phương pháp khoan với sự làm sạch lỗ khoan liên tục.
Ngoài ra người ta còn các cách phân loại khác như: theo phương pháp
truyền chất làm sạch vào lỗ khoan (có phương pháp khoan với việc làm sạch
thuận với nghịch), theo các dạng năng lượng sử dụng.
Xét một cách tổng quát, có thể phân tất cả các phương pháp khoan ra
thành 2 nhóm:
- Nhóm khoan cơ học: được sử dụng phổ biến.
- Nhóm khoan vật lý - cơ: còn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
Đối với tất cả các phương pháp khoan, khi tiến hành khoan đều phải thực
hiện những khâu chủ yếu như: chuẩn bị và đặt máy khoan, tiến hành khoan và
lấy sản phẩm khoan ra khỏi lỗ khoan, nối dài cần (ty hoặc choòng) khoan để
54


đạt được độ sâu cần thiết, tháo nó ra khi kết thúc khoan, thay đầu choòng (mũi
khoan) đã bị mòn, di chuyển máy khoan đến vị trí lỗ khoan mới.
II. Những đặc tính tổng quát của các phương pháp khoan cơ học
Các phương pháp khoan cơ học được sử dụng phổ biến bao gồm:
khoan quay thuần tuý, khoan đập-xoay, khoan đập-quay, khoan quay-đập và
khoan đập. Tất cả các phương pháp khoan này đều có thể được dẫn động
bằng điện, khí nén và thuỷ lực.
1. Khoan quay thuần tuý:

Dụng cụ khoan quay xung quanh trục trùng với trục của lỗ khoan dưới một
áp lực dọc trục tác dụng lên gương lỗ khoan. Giá trị của lực dọc trục (P) được
tạo ra phải lớn hơn giới hạn bền nén của đất đá trên mặt tiếp xúc giữa dụng cụ
khoan với đất đá. Đất đá bị cắt theo từng lớp xoắn vít do tác dụng của lực dọc
trục P và mô men xoay M. Sản phẩm phá vỡ được đưa ra khỏi lỗ khoan nhờ ty
xoắn, nước hoặc khí nén. Phương pháp khoan quay bao gồm: khoan bằng lưỡi
cắt dùng tay và dùng máy, khoan bằng dụng cụ có gắn kim cương, khoan bằng
bi.
Bản chất của phương pháp khoan quay là mũi khoan dưới tác dụng của
lực nén ấn vào gương khoan để phá lở đá. Khi độ cứng đất đá tăng lên thì phải
tăng tăng lực nén để ép mũi khoan vào gương đào. Vì vậy khoan quay chỉ dùng
để khoan đá có độ cứng 6 – 8.
Ưu điểm của phương pháp khoan quay là quá trình khoan liên tục, năng
suất cao, phoi khoan với lưỡi cắt lớn làm giảm bụi và giảm rung động khi
khoan.
Nhược điểm: chỉ khoan được đất đá có độ cứng trung bình. Các máy
khoan quay trên thị trường gồm có: máy khoan điện, máy khoan điện thuỷ lực.
2. Khoan đập kết hợp với quay và xoay
Khi khoan đập, dụng cụ khoan đập lên gương lỗ khoan gây phá huỷ đất
đá. Sau mỗi lần đập, dụng cụ khoan nhấc lên và quay đi một góc ω đảm bảo
phá vỡ toàn bộ tiết diện gương lỗ khoan và tạo thành tiết diện tròn.
Cần phân biệt khoan đập–quay, quay-đập và đập-xoay:
a) Khoan đập–quay:
Có thể hiểu là quá trình đập kết hợp với mũi khoan quay liên tục. Khoan
đập quay được sử dụng cho các cỗ máy khoan dùng để khoan đất đá có độ
cứng lớn và đất đá có độ mài mòn cao
b) Khoan quay-đập:
55



Là sự kết hợp của hai phương pháp khoan quay thuần tuý và khoan
đập, khi khoan thì mũi khoan bị lực nén và mô men xoắn lớn cắt đất đá và kết
hợp với tải trọng đập. Dùng để khoan các lỗ khoan với chiều sâu lớn. Điểm
khác nhau giữa khoan quay-đập với khoan đập-quay là ở chỗ mũi khoan bị lực
nén từ ty khoan lớn hơn nhiều so với khoan đập-quay.
c) Khoan đập-xoay:
Mũi khoan có dạng hình nêm được ấn sâu vào gương đào nhờ tải trọng
đập dọc trục (chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn). Sau mỗi lần đập, một
mặt lưỡi khoan nhấn vào gương đào mặt khác nó xoay đi một góc từ 10 – 20 0
để đập tiếp. Phoi đất đá sau khoan bị nước rửa hoặc khí nén thổi ra ngoài.
Ưu điểm: có thể khoan đất đá có độ cứng khác nhau bất kỳ từ cứng đến
rất cứng.
Nhược điểm: năng suất thấp so với khoan quay thuần tuý, bụi, tiếng ồn
và độ rung của máy do quá trình khoan tạo ra rất lớn
3. Khoan phay
Đất đá tại gương khoan bị phá vỡ bởi các răng vấu cắt chéo nhau (kiểu
lưỡi phay) khi khoan cùng với mô men xoắn phay cắt đất các đầu cắt kiểu nửa
hình cầu tỳ vào gương khoan với một lực tỳ dọc trục cực lớn để mài, phay tạo
ra lỗ khoan (đôi khi kết hợp với đập).
Hình 3.7. Mũi khoan chóp phay
dùng để khoan đá cứng và rất
cứng:
1 — ren nối côn ngoài; 2 — thân cánh
phay; 3 — rãnh cấp nước thổi phoi; 4
— ổ trục cánh phay; 5 — đầu cắt kiểu
bi bằng hợp kim cứng; 6 — chốt khoá;
7 — chóp phay; 8 — vòng bi; 9 — rãnh
cấp nước trung tâm thổi phoi

§ 3.4. Đầu khoan, dụng cụ khoan, các loại máy khoan nhỏ và

trung bình
I. Đầu khoan (búa khoan)
Đầu khoan là cơ cấu máy có nhiệm vụ nhận năng lượng (điện năng, thế
năng của khí nén hoặc dầu thuỷ lực) và biến các năng lượng này thành cơ
năng dưới dạng mô men xoắn hoặc lực đập xung kích, qua cụm choòng khoan
56


tới mũi khoan, để cắt phá đất đá.
Đầu khoan được được phân loại theo các dấu hiệu sau:
1) Theo tần số đập:
- Loại bình thường (tần số đập f ≤ 2000 lần/ph);
- Loại tần số cao (f > 2000 lần/ph).
2) Theo nguyên tắc xoay choòng khoan:
- Loại có cơ cấu xoay phụ thuộc;
- Loại có cơ cấu xoay độc lập.
3) Theo phương pháp sử dụng:
- Loại khoan tay;
- Loại khoan cột;
- Loại khoan có giá đỡ.
4) Theo khối lượng:
- Loại nhẹ: khối lượng m ≤ 18kg
- Loại trung bình: khối lượng m = 20kg
- Loại nặng: khối lượng m > 30kg.
5) Theo loại năng lượng sử dụng để dẫn động:
- Búa khoan đập khí nén.
- Búa khoan đập thuỷ lực.
- Búa khoan đập chạy điện.
Đa số búa khoan sử dụng năng lượng khí nén (áp suất khí nén 0,5-0,6
MPa) dùng để khoan lỗ khoan hướng bất kỳ, đường kính choòng khoan 28 –

85 mm và chiều sâu khoan từ 4 – 25 m trong đất đá có độ cứng khác nhau.
Khi khoan có thể thu bụi khô hoặc khử bụi bằng chất lỏng (nước). Nước
với lưu lượng < 4 lít/ph được truyền vào gương lỗ khoan qua rãnh trung tâm
của choòng khoan với áp suất 0,5-0,6 MPa.
Búa khoan tay và khoan cột có ưu điểm là có thể sử dụng để khoan lỗ
khoan nằm ngang, nghiêng và từ trên xuống. Búa khoan có giá đỡ dùng để
khoan lỗ từ dưới lên.
Để khoan những lỗ khoan đường kính 50-70 mm với chiều sâu 5-20 m
thường đặt búa khoan trên các xe khoan tự hành chạy bằng bánh lốp hoặc
xích, các búa khoan này có công suất lớn và có cơ cấu xoay độc lập. Gần đây
người ta đã đưa vào sử dụng búa khoan đập thuỷ lực có năng suất cao hơn
búa khoan đập khí nén.
II. Dụng cụ khoan
57


Dụng cụ khoan cho các máy khoan đá tuyến tunnel ngầm gồm có choòng
khoan và mũi khoan.
1. Choòng khoan
Choòng khoan (còn được gọi là ty khoan hoặc cần khoan) có công dụng
truyền lực dọc trục và mômen xoắn từ máy khoan tới mũi khoan để cắt phá đất
đá.
- Theo phương thức chế tạo, lắp ghép giữa choòng và mũi khoan thì
choòng khoan gồm hai loại: loại liền và loại có đầu khoan tháo lắp được.
+ Choòng khoan loại liền được chế tạo từ thép đặc biệt, một đầu dùng để
phá vỡ đất đá gọi là đầu khoan (mũi khoan), còn đầu kia lắp với đoạn choòng
khác hoặc trực tiếp với búa khoan bằng ren ngoài với búa khoan gọi là đuôi
choòng.

Hình 3.8. Choòng khoan loại liền được chế tạo liền với mũi khoan

+ Choòng khoan có mũi khoan tháo lắp được bao gồm: cần khoan có đuôi
lắp với đoạn choòng khác hoặc trực tiếp với búa khoan bằng ren ngoài và lắp
với mũi khoan bằng ren trong .
- Theo đường kính: có loại < 85mm, 100-105mm; 155 - 160mm; 190 200mm;
- Choòng khoan rời được nối với mũi khoan nhờ nhờ ren côn (góc côn
3030’).
- Bộ choòng khoan gồm tổ hợp các choòng khoan dùng để khoan hết độ
sâu một lỗ khoan. Choòng đi tiên phong có ghép ren trong với mũi khoan
thường là choòng ngắn nhất trong tổ hợp gọi là choòng đột phá. Giữa các
choòng khoan được nối với nhau nhờ chi tiết măng-xông ren trong.
- Choòng khoan thường được chế tạo từ thép 55C-2, 278 ХГНЗМ có tiết
diện tròn hoặc 6 cạnh có lỗ trung tâm đường kính 6-8 mm để cấp nước thổi
phoi khoan.
58


Hình 3.9. Choòng khoan loại rời (choòng đột phá) một đầu có ren trong
để ghép với mũi khoan, đầu còn lại là ren ngoài ghép với đoạn choòng khác
nhờ măng xông
Một trong những nguyên nhân cơ bản làm giảm tuổi thọ của choòng là
chất lượng các tấm hợp kim cứng không cao, chưa hoàn thiện công nghệ hàn,
trình độ phục hồi dụng cụ khoan còn kém, đặc biệt là việc mài lại choòng
khoan.
Ở Mỹ và Thuỵ Điển người ta sản xuất một số lượng lớn các mẫu choòng
có dk = 76 - 229mm không có lưỡi vượt trước có kích thước và trọng lượng
cao, đặc biệt là hình dạng thay đổi trơn tru tránh được tập trung ứng suất, cải
thiện được chỉ tiêu truyền năng lượng đập từ piston. Việc nối choòng với vỏ
thường là bằng mối ghép then hoa.
2. Mũi khoan
Tuỳ thuộc vào độ cứng và cấu tạo của đất đá mà người ta sử dụng các

loại mũi khoan có hình dạng khác nhau. Phổ biến là mũi khoan chữ thập (+) và
chữ nhất (-). Loại chữ nhất đảm bảo tốc độ khoan lớn nhất trong đá đặc chắc, ít
nứt nẻ, loại chữ thập dùng để khoan đất đá nứt nẻ mạnh.
Mũi khoan được trực tiếp lắp vào đầu cán khoan (loại tháo lắp), mũi
khoan được hàn lưỡi bằng thép hợp kim có độ cứng và chịu được mài mòn
cao.
Lưỡi khoan liên tục hình phiến chữ nhất dễ chế tạo và sửa chữa đơn giản,
năng lực thích ứng với đá rất tốt, thích hợp với loại máy khoan chạy bằng khí
nén công suất nhỏ, rất hợp với việc khoan lỗ mìn trong loại đá cứng vừa trở
xuống, song tốc độ khoan rất chậm và trong loại đó có nhiều vết nứt thì dễ bị
kẹt khoan.
Lưỡi khoan hình phiến liên tục hình chữ thập (+) chế tạo và sửa chữa
tương đối phức tạp, thích hợp với các máy khoan lớn chạy bằng sức gió hoặc
thuỷ lực công suất và tần số tương đối cao, dùng để khoan lỗ mìn trong các loại
nham thạch, nhất là trong các loại đá có độ cứng cao, hoặc nhiều khe nứt, hiệu
quả rất tốt và tốc độ cũng nhanh.
Đường kính của mũi khoan thường dùng khoan lỗ mìn có: 8mm, 40mm,
59


42mm, 45mm, 48mm… Mũi khoan dùng để khoan lỗ mìn còn có loại đường
kính đạt đến 102mm, thậm chí còn lớn hơn. Mũi khoan và choòng khoan đều
có đường cấp phun nước, có áp suất có thể thông qua tới lỗ trên mũi khoan đó
để dập bụi khoan. Cấu tạo mũi khoan xem hình 3.4.

Hình 3.10. Mũi khoan và lưỡi cắt tháo được dùng cho khoan cầm tay:
a - mũi khoan một lưỡi; b - mũi khoan chữ thập; c- mũi khoan có lưỡi cắt vượt trước; d- mũi
khoan có hình chữ “T”; e - lưỡi cắt dùng để khoan xoay.
1 – thân mũi khoan; 2 – thân lưỡi cắt; 3 - tấm hợp kim cứng


Hình 3.11 Mũi khoan:
a) – dùng cho đất mềm như than, b) – dùng cho đất cứng. 1-thân, 2- chuôi, 3- lưỡi cắt, 4 – dao
cắt cạnh với lưỡi làm bằng hợp kim cứng quay về phía quay của mũi khoan, 5 - cạnh sau

III. Các loại máy khoan nhỏ và trung bình
Các máy khoan nhỏ có hai nhóm: nhóm máy khoan cầm tay và nhóm
máy khoan cột chống. Các loại máy khoan này được dẫn động bằng điện, khí
nén và thuỷ lực hoặc hỗn hợp.
Các máy khoan quay cầm tay thường để khoan các lỗ khoan có đường
kính nhỏ hơn 50 mm, và dùng để khoan đất đá mềm có độ cứng f < 6.
60


Hình 3.12. Máy khoan cầm tay TY24 Hand drill của hãng Sandvik loại
nhẹ dẫn động khí nén
Các máy khoan quay dùng chân chống để đỡ dùng để khoan các lỗ
khoan có đường kính nhỏ hơn 50 mm và dùng để khoan đất đá có độ cứng
trung bình f < 8. Các máy này có công suất và trọng lượng lớn hơn so với các
máy khoan quay cầm tay và khi khoan được đặt trên chân chống cố định kẹp
vào sàn và nóc tunnel, đôi khi giữa chân chống và máy còn có một tay máy
điều khiển.

Hình 3.13. Máy khoan cột chống TY85 Leg drill của hãng Sandvik loại
nặng trung bình dẫn động thuỷ lực
Trên hình 3.14 là sơ đồ thuỷ lực dẫn động máy khoan quay dùng chân
chống để đỡ dẫn động điện. Động cơ điện 10 truyền mô men xoắn tới các cặp
bánh răng 9, 4, 5 và 3 quay ống lồng 2 đi tiếp qua trục 1. Trục 1 có hai tốc độ
quay, tốc độ quay này được thay đổi nhờ chuyển sự ăn khợp giữa bánh răng 6
với bánh răng 5 hoặc 7. Các xilanh thuỷ lực 8 có nhiệm vụ đảm bảo lực tỳ mũi
khoan và đẩy nó di chuyển vào sâu với tốc độ phù hợp và hành trình đúng

bằng hành trình của các pistông. Hệ thống cung cấp dầu thuỷ lực cao áp gồm:
Bơm dầu thuỷ lực 12 được dẫn động bởi động cơ điện số 10 qua cặp bánh
răng 11 hút dầu từ thùng dầu thuỷ lực 17 qua phin lọc 16 tới van phân phối 14.

61


Điều khiển cần gạt 15 để đóng hoặc mở van cho dầu vào bên trái hoặc bên
phải của xi anh thuỷ lực 8 để đẩy hoặc rút trục khoan quay số 1.

Hình 3.14 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động hỗn hợp máy khoan quay dùng
chân chống có để đỡ
Khi điều khiển cần 15 thì lò xo pistông của van bị nén hoặc nhả ra, cùng
với đó là sự hiệu chỉnh lực nén của trục 1 lên gương khoan.
IV. Các loại đầu khoan
Có ba loại đầu khoan được phân loại theo hệ thống dẫn động đó là: Đầu
khoan khí nén, đầu khoan điện và đầu khoan thủy lực. Trong đó đầu khoan khí
nén và thủy lực được sử dụng phổ biến trong thi công các thuyến ngầm.
1. Đầu khoan khí nén
Máy khoan chạy bằng khí nén thường gọi là máy khoan gió. Máy chạy
bằng sức đẩy của khí nén. Máy có ưu điểm là kết cấu đơn giản, chế tạo và sửa
chữa dễ dàng, thao tác tiện lợi, sử dụng an toàn (xem hình 3.15). Nhưng bên
cạnh đó việc cung ứng khí nén tương đối phức tạp, hiệu suất máy thấp, tiêu
hao năng lượng lớn, tiếng ồn lớn, tốc độ chậm hơn so với máy chạy bằng thuỷ
lực.

Hình 3.15. Máy khoan dẫn động bằng khí nén
Các loại máy khoan chạy bằng khí nén thường chỉ dùng để khoan đất đá
có độ cứng trung bình, thường là các máy khoan cầm tay, máy khoan cột
chống. Một số đầu khoan khí nén được lắp trên các máy tự hành nhưng do

năng suất thấp, tốc độ khoan chậm nên ngày nay ít được dùng mà người ta
62


thường dùng đầu khoan thuỷ lực.

Hình 3.16. Búa chèn hơi cầm tay:
1- đầu nối côn; 2- đai ốc nối; 3 – tay cầm; 4 – van; 5 - thiết bị khởi động; 6 – quả đập;
7 – vỏ búa; 8 – choòng khoan

Dụng cụ bằng tay chính để phá đất là búa chèn hơi (hình 3.16) – quả
đập pistông. Búa tay chèn hơi hoạt động theo nguyên lý biến thế năng của khí
nén thành cơ năng đập của choòng, dưới tác dụng của quả đập động năng này
sẽ phá đất. Khí nén được dẫn tới quả đập nhờ ống dẫn mềm. Khi nén lên cán
thì khí nén chạy vào quả đập làm cho nó làm việc, khi dừng ấn vào tay cầm 3
thì ống dẫn khí nén bị chặn lại và búa ngừng làm việc. Cơ cấu công tác của
búa chèn hơi là choòng thép số 8. Tuỳ thuộc vào độ cứng của đất đá mà sử
dụng choòng khoan thường, dạng lưỡi xẻng, dạng lưỡi đục hoặc dạng búa
đầm. Các cơ cấu công tác này ghép với hộp búa bằng vòng chụp hoặc lò xo
côn.
Búa phá hơi cầm tay cũng hoạt động theo nguyên lý của búa chèn hơi
cầm tay, nhưng có kích thước lớn hơn và nặng hơn nên mỗi lần đập nó truyền
vào đất một động năng lớn hơn để phá đất. Người ta sử dụng búa phá hơi cầm
tay để đập phá đất có độ cứng trung bình và dùng để khoan cắt bê tông v.v…

Hình 3.17. Sơ đồ cấu tao máy khoan xoay đập khí nén:
1- đầu lắp choòng khoan; 2 – ổ xoay; 3 - trục xoay; 4 – rãnh then hoa; 5 – hộp bánh cóc với êcu dạng xoắn ốc; 6, 7 – rãnh then hoa trên thanh truyền pístông quả đập;
8,9,10 – lần lượt là lò xo, con cóc (lẫy, chốt) và ổ

63



2. Đầu khoan thuỷ lực
Đầu khoan thuỷ lực biến áp suất cao của dầu thuỷ lực thành cơ năng
khiến cho pistông vận động qua lại thực hiện các va đập xung kích. Nguyên lý
làm việc của đầu khoan thuỷ lực xem hình 3.18.
So sánh máy khoan đá thuỷ lực và máy khoan gió thì máy khoan thuỷ lực
có các đặc điểm chính như sau:
- Tiêu hao năng lượng ít, hiệu suất cao. Tiêu hao năng lượng của máy
khoan đá thuỷ lực chỉ bằng 1/3 ÷ 1/2 của máy khoan gió trong khi hiệu suất có
thể đạt 30 ÷ 40% (máy khoan gió chỉ đạt 15%).
- Tốc độ khoan đá nhanh: máy khoan chạy bằng thuỷ lực có tốc độ nhanh
hơn 50 ÷150% so với máy khoan đá bằng sức gió. Trong đá hoa cương, tốc độ
khoan sâu của máy khoan thuỷ lực có thể đạt 170 cm/phút.
- Máy khoan đá chạy bằng thuỷ lực có hệ thống thuỷ lực được thiết kế
đồng bộ hợp lý, có thể tự động điều tiết tần suất xung kích, môn men xoắn, lực
đẩy và tham số khác. Thích hợp với nham thạch tính chất khác nhau, có thể
nâng cao hiệu suất công tác, nhờ điều kiện bôi trơn tốt nên tuổi thọ các linh
kiện chính khá cao.

Hình 3.18 . Nguyên lý làm việc của máy khoan đá thủy lực:
1- choòng khoan; 2- đầu cấp nước; 3-bộ bánh răng quay; 4-lò xo giảm chấn; 5-gioăng bịt kín;
6-pístông xung kích; 7-bộ phận điều tiết lưu lượng dầu; 8- đ inh ốc điều tiết lưu lượng;
9-môtơ thuỷ lực; 10- khớp nối; 11-trục truyền động; 12 - bộ phận trữ năng lượng;
13-bánh răng chủ động; 14-ổ bi đỡ quay.

- Môi trường được bảo vệ tốt, tiếng ồn của khoan đá thuỷ lực so với
khoan gió thấp (khoảng 10dB÷15dB). Khoan thuỷ lực không dùng khí nén nên
không gây ô nhiễm không khí. Hiện nay khoan thuỷ lực đã được dùng rộng rãi
trong công trình đường hầm.

- Máy khoan đá thuỷ lực có cấu tạo phức tạp, giá thành tương đối cao,
trọng lượng lớn, linh kiện lắp ráp nhiều, phần lớn phải lắp trên xe tải để sử
dụng.
64


Để phá đất có độ cứng cao và đá mồ côi gặp phải trong quá trình đào lò,
người ta sử dụng búa phá thuỷ lực (hình 3.19). Búa phá thuỷ lực cầm tay với
choòng khoan dạng hình cái nêm có cấu tạo gồm:

Hình 3.19: Búa phá thuỷ lực cầm
tay:
1 – xilanh thuỷ lực tác dụng hai chiều; 2
– choòng khoan thép hình nêm

xilanh thuỷ lực tác dụng hai chiều và bộ
phận công tác là choòng dạng nêm có thể
tháo được và được kẹp bởi hai tấm ép
bằng lò xo (ma sát ép dạng lò xo) . Đất
gương lò bị phá bởi tác dụng của lực kep
giữa choòng khoan hình nêm lên thành lỗ
khoan để phá đất. Khi nêm tiến sâu vào
đất thì má kẹp doãng, mở kẹp vào thành lỗ
khoan và phá đất. Sau đó nêm khoan tụt
về hết cỡ đến vị trí ban đầu bằng cách
đóng van điều khiển.

§ 3.4. Cỗ máy khoan hầm lò tự hành
I. Khái niệm và phân loại cỗ máy khoan hầm lò tự hành.
1. Giới thiệu chung về cỗ máy khoan hầm lò tự hành

Nếu lắp nhiều máy khoan lên một máy cơ sở tự hành đặc chủng cho
phép nhiều máy hoạt động đồng thời, điều khiển tập trung và cơ giới hoá gần
như hoàn toàn - đó là cỗ máy khoan hầm lò tự hành.

Hình 3.20. Máy khoan hầm lò tự hành bánh lốp
Cỗ máy khoan hầm lò tự hành dùng để khoan các lỗ khoan cho các
tuyến tunnel ngầm có độ cứng đất đá khác nhau. Các lỗ khoan được khoan dọc
theo trục của tuyến ngầm thi công, đôi khi khoan nghiêng, thậm chí khoan
ngang hông vào vách và nóc tunnel. Cỗ máy khoan hầm lò tự hành được cơ
giới hoá hoàn toàn từ khâu định vị lỗ khoan, khoan tạo lỗ và kể cả nạp thuốc nổ
vào lỗ khoan. Cỗ máy khoan hầm lò tự hành cho phép nâng cao điều kiện làm
việc cho công nhân hầm lò, các cỗ máy hiện đại còn thực hiện công tác khoan
neo và thực hiện một số công đoạn trong công tác gia cố vách tunnel tạm thời
sau đánh mìn.
2. Phân loại cỗ máy khoan hầm lò tự hành
Các cỗ máy khoan hầm lò tự hành được phân loại theo các dấu hiệu
dưới đây:
65


- Theo cơ cấu di chuyển chúng được chia làm ba nhóm: nhóm di chuyển
trên ray, nhóm bánh xích và nhóm bánh lốp.
- Theo khả năng cơ động của tay máy chúng được chia làm hai nhóm:
nhóm máy khoan mặt trước và nhóm máy khoan kết hợp cả mặt trước và
khoan vuông góc.
- Theo dạng năng lượng dẫn động đầu khoan công tác chúng được chia
làm 3 nhóm: nhóm khoan khí nén, nhóm khoan điện và nhóm máy khoan thuỷ
lực.
Hiện nay các máy tự hành thường là máy khoan di chuyển bánh lốp,
bánh xích với tay máy như một cánh tay rô-bốt có thể định vị mũi khoan tự

động theo hướng và ở vị trí bất kỳ. Ngoài ra chúng còn được trang bị đồng thời
nhiều tay máy khoan với đầu khoan công tác có thể thay đổi cho phù hợp với
điều kiện địa chất đất đá. Các máy khoan thi công tuyến ngầm của các hãng
sản suất nổi tiếng trên thế giới được trang bị hệ thống điều khiển định vị tự
động được lập trình sẵn cho mỗi một hộ chiếu khoan.
3. Giới thiệu một số loại máy khoan hầm lò tự hành
Dưới đây xin giới thiệu sơ bộ một số máy khoan hầm lò tự hành đã và
đang được sử dụng thi công các tuyến tunnel ngầm trên thế giới cũng như tại
Việt nam trong thời gian gần đây:
Trên hình 3.21 là máy khoan hầm lò tự hành bánh sắt. Máy này có cấu
tạo từ 4 cụm chính là: cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng dạng vít 1; đầu khoan đập quay 2 chạy theo dẫn hướng của cơ cấu 1; tay máy 3 và cơ cấu di chuyển
bánh sắt 4. Máy này được sử dụng khoan lỗ nổ mìn cho các tunnel có mặt cắt
gương đào từ 6 - 20 м2. Máy có thể dùng để khoan lỗ lắp neo gia cố vách và
nóc tunnel với có chiều cao không nhỏ hơn 4,2 m. Cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng
dạng vít 1 vừa di chuyển mũi khoan vào gương đào vừa đảm bảo lực ép cần
thiết. Nhờ có tay máy 3, máy khoan có thể di chuyển trên toàn bộ gương đào
và cố định tại một vị trí để khoan. Trên cơ cấu di chuyển của cỗ máy có trang bị
thiết bị ngoàm bánh sắt vào ray và các chân chống làm cho máy khoan đứng
vững chắc khi khoan.

66


Hình 3.21. Máy khoan hầm lò tự hành bánh sắt:
1 — cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng dạng vít; 2 — đầu khoan; 3 — tay máy;
4 — cơ cấu di chuyển bánh sắt

Hình 3.22. Máy khoan hầm lò tự hành bánh lốp
với ba tay máy – ba đầu khoan
Máy khoan hầm lò tự hành bánh lốp (hình 3.22) có cấu tạo từ những

cụm chính sau: đầu khoan 3 với cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng 1, tay máy 2, khung
và cơ cấu di chuyển bánh lốp 4, hệ thống dẫn động 6, bảng điều khiển 5.
Máy di chuyển tới sát gương đào, đứng ở vị trí hợp lý, sau đó dùng các
chân chống thuỷ lực chống xuống sàn tunnel để tăng độ ổn định khi đứng
khoan.
4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy khoan hầm lò tự hành:
- Chiều cao tối thiểu của tunnel;
- Diện tích gương đào tunnel trung bình;
- Mã hiệu đầu máy khoan;
- Mã hiệu cần và mũi khoan phù hợp;
- Số tay máy và loại tay máy;
67


- Kích thước tổng thể (dài, rộng, cao) và tổng trọng lượng;
- Bán kính quay max và min.

Hình 3. 33. Máy khoan hầm lò tự hành bánh lốp Rocket Boomer E3C của hãng
Atlas Copco – Canada, điều khiển thuỷ lực với ba tay máy, ba đầu khoan “đập – quay”
thuỷ lực loại COP 1838ME
II. Các cơ cấu công tác chính trong cỗ máy khoan hầm lò tự hành
1. Cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng:
Với cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng 1 có nhiệm vụ đẩy, di chuyển đầu khoan
qua choòng và mũi khoan vào gương khoan và dẫn hướng đầu khoan 3 trong
hành trình khoan và hành trình rút mũi khoan ra khỏi lỗ khoan về vị trí ban đầu
theo tất cả các hướng đã định vị trước khi khoan.
Có hai loại cơ cấu tỳ đẩy: loại có chiều dài cố định và loại có chiều dài
thay đổi. Loại có chiều dài không đổi được sử dụng trong các tuyến ngầm có
mặt cắt ngang và chiều dài lớn, loại có chiều dài thay đổi thường có dạng ống
lồng, được dùng cho các tunnel có tiết diện mặt cắt ngang nhỏ, cho phép tăng

tính cơ động khi rút ngắn.
- Về mặt kết cấu thì cơ cấu tỳ đẩy được chia thành các nhóm sau: nhóm
dạng vít, xích, dạng cáp.
- Theo kiểu dẫn động thì cơ cấu tỳ đẩy được chia làm hai nhóm: nhóm
dẫn động bởi động cơ và nhóm dẫn động bởi cơ cấu pístông-xilanh.
- Theo kiểu dẫn động có 3 nhóm: nhóm dẫn động điện, khí nén và thuỷ
lực.
Cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng có các thông số kỹ thuật chính sau: chiều dài
hành trình thường nằm trong khoảng 2—4,5 m; Lực đẩy mũi khoan nằm trong
khoảng 1,5—20 кN; khối lượng nằm trong khoảng 30—850 kg (thường thì
nặng 350 kg). Tốc độ dịch chuyển trong hành trình công tác nhỏ hơn 0,3 m/s,
còn khi rút ra từ 0,2 đến 0,4 m/s.

68


Hình 3.34. Cơ cấu tỳ đẩy dẫn
hướng đầu khoan:
a - dạng vít chiều dài không đổi;
b - dạng vít chiều dài thay đổi

Nguyên lý làm việc của cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng đầu khoan (hình 3.34,
a) như sau: cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng đầu khoan dạng vít chiều dài không đổi
gồm khung 6, giá trượt 5 đầu khoan 4, phía trong khung 6 có vít được đỡ trên
hai ổ vòng bi 2 quay được bởi dẫn động 1. Khi vít quay, êcu (đai ốc) 10 hàn cố
định với giá trượt 5 chuyển động tịnh tiến vì luôn ăn khớp với vít, đẩy đầu
khoan cùng với choòng và mũi khoan về phía trước, và chuyển động ngược lại
khi vít quay ngược lại trong hành trình rút mũi khoan. Khung 6 có dạng kết cấu
thép hàn.
Giá đỡ choòng khoan cố định 8 giữ cho choòng luôn thẳng trong quá

trình khoan. Mũi tỳ 9 ở phía đầu khung có nhiệm vụ định vị và cố định cơ cấu tỳ
đẩy. Khi chiều dài choòng khoan lớn hơn 5m thì người ta trang bị thêm giá đỡ
di động 7 để tăng độ ổn định của choòng khoan.
Trên hình 3.34, b là sơ đồ cấu tạo cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng đầu khoan
dạng vít chiều dài thay đổi gồm: khung dưới 5 với vít 3 và khung trên 8 với vít
7. Vít 3 quay được nhờ dẫn động 6, qua các bánh răng 4 và 2 làm quay vít 7.
Khi vít 3 quay, có 2 khả năng làm việc của bánh răng 4 xảy ra: hoặc kéo khung
8 cùng đầu khoan 1 di chuyển so với khung 5, hoặc qua bánh răng 2 quay vít 7
tới đai ốc 9 làm cho đầu khoan di chuyển theo dẫn hướng của khung trên 8.
2. Tay máy:
Tay máy là cơ cấu rất quan trọng trong máy khoan hầm lò tự hành. Tay
máy có nhiệm vụ di chuyển đầu khoan cùng với cơ cấu tỳ đẩy dẫn hướng trong
không gian phía trước gương đào để cố định vị trí và hướng khoan trên mặt
gương đào phù hợp với hộ chiếu khoan đã được phê duyệt trước khi tiến hành
khoan.
Các yêu cầu đối với tay máy của máy khoan hầm lò tự hành: tốc độ di
chuyển phải cao, đòi hỏi độ chính xác khi định vị và độ ổn định sau khi đã định
vị xong nhờ lực ép đẩy vào mũi tỳ, tự động giữ hướng song song của cơ cấu tỳ
69


đẩy di chuyển khi định vị ngoài ra tay máy phải quay được các góc nghiêng bất
kỳ phù hợp với yêu cầu góc nghiêng của lỗ khoan.
Trên hình 3.35 là cấu tạo tay máy quay ZR600Н, ZR650Н, ZR900Н của
hãng Tamrock (Phần Lan) vào những năm 80 thế kỷ 20 cho phép tay máy quay
tự do nhưng vẫn giữ cơ cấu tỳ đẩy luôn song song.

Hình 3.35. Tay máy:
1 – bệ tỳ vào khung máy; 2 – cơ cấu quay tay máy sang trái và sang phải; 3 – tay máy; 4 – cơ
cấu quay phần đầu của tay máy; 5 – cơ cấu nâng hạ cụm tỳ đẩy dẫn hướng;

6 –xilanh thuỷ lực nâng-hạ tay máy

III. Các biện pháp an toàn khi vận hành máy khoan và năng suất máy
khoan hầm lò tự hành
1. Các biện pháp an toàn khi khoan lỗ khoan nổ mìn
Máy khoan, các thiết bị đồ gá, dụng cụ khoan được lựa chọn tuỳ thuộc
vào tính chất cơ-lý của đất đá khoan, kích thước mặt cắt ngang của gương
đào, độ dính của đất đá, khả năng có khí gas gây cháy nổ v.v…Trong quá trình
khoan lỗ nổ mìn cần lưu ý:
- Trước khi khoan phải tiến hành làm sạch gương lò, sau đó di chuyển
mũi khoan vào vị trí lỗ mới phù hợp với hộ chiếu khoan thiết kế;
- Khi khoan, ty khoan phải được kẹp vào đuôi một cách chắc chắn bằng
thiết bị gá kẹp đặc chủng;
- Không cho người vào dưới tay máy khoan;
- Lựa chọn phương pháp khoan phù hợp với đặc tính cơ lý của đất đá và
phương pháp khoan.
- Không nghiêng lệch ty khoan so với đường tâm của lỗ khoan;
- Luôn theo dõi các mối ghép của các thiết bị trên máy khoan;
- Thợ máy luôn luôn phải theo dõi quá trình khoan tránh không để các
đường ống, dây cáp điện cũng như bất kỳ vật nào tiếp xúc với ty khoan đang
quay;
- Cấm khoan mà không có các biện pháp dập bụi khoan bằng nước;

70


- Khi khoan thợ máy phải mặc quần áo bảo hộ đặc chủng. Cấm di
chuyển thiết bị khoan khi chưa ngắt điện.
2. Năng suất kỹ thuật của máy khoan hầm lò tự hành
Năng suất kỹ thuật của máy khoan hầm lò tự hành được xác định bằng

chiều dài khoan sâu tính bằng m trong một giờ làm việc kể cả thời gian thực
hiện các công tác phụ trợ và sử lý sự cố khi vận hành máy trong một điều kiện
cụ thể.

m/h

[3.1]

trong đó: Qтех – năng suất kỹ thuật, m/h; к г - hệ số sẵn sàng của máy; k 0 — hệ
số xét đến hiệu quả của các mũi khoan đồng thời; n — số lượng tay máy có
trên cỗ máy; Vm — tốc độ khoan, m/ph; vox — tốc độ rút mũi khoan, m/ph (xác
định bằng khả năng kỹ thuật của cơ cấu tỳ đẩy); Т 3 - thời gian thay mũi khoan,
phút; В — chiều sâu khoan của mũi khoan sau một lần thay (hoặc một lần mài
đổi + mài)-, m; Тн — thời gian chuyển mũi khoan từ lỗ khoan này sang lỗ khoan
tiếp theo, phút; Тэб — thời gian khoan một lỗ khoan, phút; L — chiều sâu lỗ
khoan theo thiết kế, м.
Tốc độ khoan Vm phụ thuộc chủ yếu vào độ cứng của đất. Độ cứng của
đất đá cũng là cơ sở để xác định chọn loại đầu khoan loại nào (khoan quay
thuần tuý, khoan quay-đập hay là khoan đập quay). Ví dụ với đất mềm có độ
cứng f nhỏ hơn 8 thì chọn đầu khoan quay thuần tuý; để khoan đất có độ cứng
trung bình từ f = 8 – 12 chọn đầu khoan quay-đập và với đất đá có độ cứng f
lớn hơn 12 chọn đầu khoan đập-quay.
Hệ số sẵn sàng của máy - к г thay đổi tuỳ thuộc vào kết cấu máy và tuổi
đời của máy và lấy trong khoảng từ 0,7 đến 0,9.
Hệ số kể đến hiệu quả của các mũi khoan đồng к o = 1; 0,8; 0,7 khi số tay
máy tương ứng là 1; 2; 6.

71