Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ và thiết bị khai thác rừng tự nhiên trên thế giới. Công nghệ khai thác Ở các nước phát triển về lâm nghiệp như Phần Lan, Thụy Điển, Nga …và các nước có tài nguyên rừng phong phú như Brazil, Ethiopia, …người ta thường áp dụng một số loại hình công nghệ khai thác sau: Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây (full-tree method): Cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cành lá rồi được vận xuất ra bãi gỗ. Tại bãi gỗ người ta mới tiến hành cắt cành, cắt khúc theo qui cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ.
Công nghệ khai thác gỗ dài (tree-length method): Cây gỗ sau khi hạ được cắt cành, ngọn tại nơi chặt hạ rồi được vận xuất ra bãi gỗ. Tại bãi gỗ chúng được cắt khúc theo qui cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Công nghệ khai thác gỗ ngắn (shortwood method): Toàn bộ các thao tác hạ cây cắt cành, ngọn và cắt khúc theo qui cách sản phẩm đều được thực hiện tại nơi chặt hạ. Sau đó, các khúc gỗ được vận xuất đến bãi gỗ rồi bốc lên phương tiện vận chuyển về nơi tiêu thụ.
Các loại hình công nghệ khai thác trên nói chung được áp dụng rộng rãi tuy vậy tuỳ vào từng khu vực, điều kiện địa hình, loại rừng đặc trưng và yêu cầu bảo vệ môi trường mà áp dụng loại hình công nghệ phù hợp. Ở các nước đang phát triển hoạt động khai thác gỗ có thể được chia thành 2 nhóm rõ ràng: Khai thác gỗ ở rừng tự nhiên và khai thác gỗ trong các LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 đồn điền. Đối với các khu vực nhiệt đới thì diện tích rừng tự nhiên chiếm số lượng khá lớn. Công nghệ và thiết bị phục vụ khai thác rừng tự nhiên đòi hỏi máy móc và chi phí khá tốn kém.
Hiện nay do sự suy thoái dần của rừng tự nhiên. Do vậy ở các nước đang phát triển việc phát triển các khu rừng trồng đang được ưu tiên mở rộng để đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Trong những năm gần đây công nghệ khai thác với việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu tác động tác động xấu đến môi trường là vấn đề được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Hiệu quả của khâu khai thác gỗ không chỉ tính riêng về mặt kinh tế mà còn bao gồm cả hiệu quả của các biện pháp hạn chế tác động đến môi trường.
Hội thảo của Ủy ban lâm nghiệp Châu Á – Thái Bình Dương (Asia – Pacific Foresty Commission) 2/1998 đã ban hành "Quy phạm thực hành về khai thác rừng khu vực Châu Á – Thái Bình Dương". Quy phạm này đưa ra các hướng dẫn về các quy tắc khai thác rừng tự nhiên ở khu vực Châu Á – Thái Bình Dương nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường. Trong tất cả các khâu của quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ một vai trò hết sức quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, giá thành và chi phí khai thác. Để giảm giá thành, tăng năng suất lao động, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu về môi trường, xã hội, nên nhiều nước trên thế giới đã không ngừng cải tiến công nghệ và thiết bị, áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật mới cho khâu vận xuất.
Để vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ ra các bãi gỗ, tùy theo điều kiện của mỗi nước và mỗi vùng sản xuất khác nhau mà áp dụng các hình thức sau: - Hình thức vận xuất gỗ bằng thủ công: Vác vai, súc vật kéo,. - Hình thức vận xuất gỗ bằng máng lao; - Hình thức vận xuất gỗ bằng tời; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 - Hình thức vận xuất gỗ bằng đường cáp trên không; - Hình thức vận xuất gỗ bằng máy kéo; - Hình thức vận xuất gỗ bằng khinh khí cầu hoặc máy bay.2 Hệ thống thiết bị cơ giới hóa khai thác gỗ Hiện nay ở trên thế giới với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực lâm nghiệp nói riêng, các nghiên cứu, cải tiến đã được ứng dụng rộng rãi vào thực tế sản xuất. Thiết bị chặt hạ dần được cải tiến theo hướng hoàn thiện kết cấu, tăng năng suất, giảm tối đa chi phí và nghiên cứu cải tiến các LHM vừa khai thác, vừa vận xuất. Các loại liên hợp máy vừa khai thác, vận xuất và bốc dỡ đã đưa vào sử dụng rộng rãi.
Trên hình vẽ 1.1 LHM hạ cây cắt cành, cắt khúc. Ở đây ngoạm được trang bị trên tay thuỷ lực đồng thời ngoạm được trang bị bộ phận cắt để hạ cây, cắt cành, ngọn và cắt khúc [23].1 LHM khai thác gỗ khúc Trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây, các LHM vận xuất - bốc dỡ được trang bị ngoạm lắp trên tay thuỷ lực và rơmoóc. Gỗ sau khi được chặt hạ, để nguyên cả cây. Sau đó LHM vận xuất - bốc dỡ kẹp chặt một đầu gỗ bằng cơ cấu càng ngoạm, nâng và vận xuất theo phương pháp nửa lết ra bãi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Tại bãi gỗ các công việc như cắt cành, cắt ngọn, cắt khúc mới được thực hiện.3 là một số LHM vận xuất có trang bị tay thuỷ lực với cơ cấu ngoạm.2 Ngoạm được trang bị trên các LHM vận xuất - bốc dỡ Hình 1.3 Vận xuất gỗ bằng thiết bị càng ngoạm lắp trên máy kéo bánh hơi Đối với rừng tự nhiên, do địa hình khai thác khó khăn (độ dốc lớn), đường kính cây gỗ lớn, các LHM khai thác - vận xuất yêu cầu phải có lực kéo và bám lớn. Đáp ứng yêu cầu này thì chỉ có máy kéo bánh xích, các loại máy kéo xích có công suất lớn, khả năng kéo bám ổn định cao. Chính vì vậy nên các LHM khai thác - vận xuất có cơ cấu bánh xích đã sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Liên hợp máy khai thác gỗ nguyên cây do hãng Timberjack sản xuất [26] Ở một số nước như Phần Lan, Nga, khi khai thác gỗ ở những vùng đất yếu (đất than bùn ) người ta sử dụng máy kéo xích để vận xuất gỗ. Mặt khác ta thấy đối với rừng tự nhiên do địa hình khai thác khó khăn (độ dốc lớn, khu khai thác rộng) nhằm hạn chế sự di chuyển của máy kéo để giảm thiểu chi phí năng lượng, sự phá hoại đất rừng và cây con. Trên máy kéo cần phải được trang bị thêm hệ thống tời cáp để gom gỗ từ các điểm khác nhau trong khu vực khai thác về tập trung một chỗ. Do đó một số loại máy kéo xích ngoài ngoạm được lắp trên tay thuỷ lực, còn được trang bị thêm tời cáp để kéo gỗ ở các khu vực khác nhau trong khu khai thác theo phương pháp lết hoặc nửa lết về tập trung tại vị trí của máy kéo.
Theo phương pháp này thì máy kéo đứng yên một chỗ, dùng cáp buột vào đầu cây gỗ, sau đó dùng tời để kéo gỗ về vị trí đỗ máy. Phương pháp này hạn chế sự di chuyển của máy kéo trong khu khai thác do vậy giảm thiểu được sự phá hoại đất rừng và các loại cây còn lại trong quá trình vận xuất (hình 1. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng thiết bị tời cáp trên máy kéo bánh xích.
a- Gom gỗ bằng tời cáp được trang bị trên máy kéo bánh xích; b- Vận xuất gỗ bằng máy kéo theo phương pháp kéo nửa lết bằng máy kéo bánh xích. Hiện nay các nghiên cứu về máy kéo xích trên thế giới đang tập trung chủ yếu vào một số hướng sau đây: [10] - Tăng công suất của động cơ, giảm trọng lượng để tăng tốc độ của máy kéo. - Hoàn thiện hệ thống truyền lực nhờ sử dụng truyền lực thuỷ lực cho phép truyền động được êm dịu. - Hoàn thiện bộ phận truyền động: Sử dụng xích cao su có vấu thép để làm việc ở những nơi có nền đất yếu (áp lực lên đất cho phép 0.
- Chế tạo cơ cấu căng xích cho phép giảm lực cản chuyển động của đầu kéo khi chuyển động ở các tốc độ khác nhau. - Mắt xích được rèn từ thép hợp kim lắp các ngõng cao su cho phép mắt xích uốn lượn được không bị gãy khi đi qua đá và kéo dài tuổi thọ. - Hoàn thiện hệ thống treo của máy kéo. - Hoàn thiện hệ thống khung máy: Sử dụng khung gập.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 - Tạo điều kiện thuận lợi cho người lái: Thiết kế cabin nằm cân xứng theo trục dọc của máy kéo, trang bị hệ thống lò xo, giảm xóc cho ghế lái. - Nghiên cứu thay thế dần xích làm từ kim loại bằng vật liệu compesite để giảm thiểu sự phá hoại đất rừng và cây con. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ và thiết bị khai thác rừng tự nhiên ở Việt Nam.1 Về công nghệ khai thác Ở Việt Nam, loại hình công nghệ khai thác gỗ phổ biến là khai thác gỗ ngắn. Gỗ được chặt hạ bằng phương pháp thủ công hoặc cưa xăng và được vận xuất ra ven đường hoặc bãi gỗ theo phương pháp thủ công (vác vai, lao xeo hoặc trâu bò kéo).
Tuy nhiên ở mỗi vùng, khu vực khác nhau do điều kiện địa hình, trữ lượng gỗ và cơ sở vật chất được trang bị mà có các công nghệ khai thác phù hợp. Ví dụ ở Nam Trung Bộ do địa hình rừng có độ dốc nhỏ, mật độ tập trung diện tích rừng lớn hơn so với độ dốc và mật độ tập trung của rừng ở Vùng núi phía Bắc nên công nghệ khác thác cũng khác nhau nhiều. Việc áp dụng máy móc cơ giới hóa khai thác gỗ nói chung và vận xuất gỗ nói riêng ở khu vực Nam Trung Bộ rất thuận lợi.7 thể hiện 2 loại hình công nghệ khai thác gỗ điển hình ở Miền Bắc và Tây Nguyên thuộc Nam Trung Bộ. Chặt hạ Cắt khúc Xẻ hộp Vận xuất (cưa xăng) (Cưa xăng) (Cưa xăng) (Súc vật hoặc Bãi gỗ máy kéo) Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên ở miền Bắc Trong sơ đồ công nghệ này, khâu chặt hạ, cắt khúc và xẻ hộp chủ yếu được thực hiện chủ yếu bằng cưa xăng.
Do địa hình quá dốc nên khâu vận xuất trong sơ đồ công nghệ này đa số được thực hiện bằng xúc vật kéo hoặc lao xeo. Trong một số trường hợp địa hình không quá phức tạp người ta sử dụng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.