Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắk Tô Kon Tum

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng cơ sở lý luận cho việc tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ, từ đó lựa chọn được loại cưa xăng hợp lý để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắk Tô Kon Tum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN THÀNH CHUNG NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP ĐẮK TÔ KON TUM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN THÀNH CHUNG NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP ĐẮK TÔ KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. DƯƠNG VĂN TÀI NĂM 2013
1 MỞ ĐẦU Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, đem lại nhiều lợi ích cho sự sống của con người, rừng có tác dụng bảo vệ môi trường sinh thái, chống xói mòn đất, lũ quét và điều hòa nguồn nước. Ngoài ra, rừng còn là nguồn cung cấp gỗ và lâm sản cho các ngành kinh tế quốc dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội cho đất nước. Hiện nay nước ta có khoảng 9,865 triệu ha rừng tự nhiên. Do nhiều nguyên nhân khác nhau hàng năm rừng tự nhiên mất đi khoảng 110.000 ha. Vì vậy, hàng năm khối lượng gỗ được phép khai thác rừng tự nhiên giảm từ một triệu m3/năm của giai đoạn 1980 – 1990 xuống còn 200.000 m3/năm hiện nay. Tuy nhiên nhu cầu gỗ tự nhiên ngày càng cao đã dẫn đến các hoạt động khai thác không bền vững và khai thác trái phép diễn ra ở Việt Nam. Vì vậy, việc nghiên cứu lựa chọn thiết bị hợp lý để khai thác gỗ rừng tự nhiên nhằm tăng tỉ lệ lợi dụng gỗ và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường để đạt được mục tiêu khai thác rừng bền vững là rất cần thiết ở nước ta hiện nay. Như chúng ta đã biết, khai thác rừng là một khâu quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp, trong đó chặt hạ là một khâu rất nặng nhọc. Vì vậy, để nâng cao năng suất và giảm nhẹ cường độ lao động trong ngành khai thác gỗ đòi hỏi phải cơ giới hoá khâu chặt hạ này. Hiện nay ở Việt Nam đã sử dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ với tỷ lệ là rất cao khoảng 95%. Điều đó chứng tỏ rằng, cưa xăng là thiết bị duy nhất phù hợp để cơ giới hoá khâu chặt hạ gỗ ở nước ta. Công ty lâm nghiệp Đắc Tô tỉnh Kon Tum quản lý khoảng 170.000 ha rừng tự nhiên, là đơn vị duy nhất ở Việt Nam được tổ chức quốc tế cấp chứng chỉ "Gỗ có kiểm soát", hàng năm kế hoạch khai thác là 8000m3. Hiện nay việc lựa chọn và áp dụng cưa xăng vào quá trình chặt hạ gỗ rừng tự nhiên của công ty còn mang tính chủ quan chưa được tính toán một cách cụ thể. Việc lựa chọn theo thói quen, kinh nghiệm đã dẫn đến tình trạng không đủ công suất
2 của máy, tuổi thọ máy thấp, chi phí nhiên liệu tăng và hiệu quả kinh tế không cao. Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước; Việt Nam có xu hướng hoà nhập, mở cửa, cho nên các cơ sở sản xuất Lâm nghiệp kể cả quốc doanh và tư nhân đã và đang nhập vào nước ta nhiều hãng cưa xăng với nhiều kích cỡ khác nhau. Do đó, cũng cần có những nghiên cứu cơ bản về việc tuyển chọn làm cơ sở cho việc sử dụng hợp lý và định hướng cho công tác nhập khẩu hoặc cải tiến cưa xăng hiện có. Xuất phát từ lý do trên, được sự nhất nhất của khoa sau đại học và giáo viên hướng dẫn, tôi chọn và thực hiện đề tài “ Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum”. Mở đầu 2. Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 3. Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 4. Chương 3: Cơ sở lý thuyết tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên 5. Chương 4: Kết quả tính toán lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô 6. Kết luận và kiến nghị
3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum Hiện nay việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tại tỉnh Kon Tum được giao cho Công Ty lâm nghiệp Đắc Tô thực hiện, theo kế hoạch đã được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn và Ủy ban nhân dân tỉnh phê duyệt, hàng năm Công ty Lâm nghiệp Đắc Tô được phép khai thác chọn gỗ rừng tự nhiên khối lượng 8.000m3, theo tiêu chí bền vững. Để được cấp phép khai thác, công ty đã được tổ chức GTZ giúp đỡ, tập huấn từ năm 2007 đến 2010, hiện nay đã được tổ chức lâm nghiệp thế giới cấp chứng nhận "Gỗ có kiểm soát". Hiện nay công ty đang thực hiện qui trình công nghệ khai thác đã được Bộ Nông nghiệp và tổ chức lâm nghiệp thế giới ban hành nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái, tăng năng suất và giảm giá thành khai thác, lấy hiệu quả kinh tế trong việc khai thác rừng để phát triển kinh tế xã hội địa phương ở nơi có khu khai thác. Đặc điểm của quá trình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô là khai thác chọn, cây gỗ có đường kính >60cm, nhóm gỗ là từ nhóm 3 đếm nhóm 6, cường độ khai thác 20-25%, độ dốc khu vực khai thác là 20- 25 độ, [1]. 1.1.1. Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Đắc Tô Kon Tum Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Đắc Tô tỉnh Kon Tum chủ yếu bằng cơ giới năng suất cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật về tái sinh rừng sau khai thác. Công nghệ khai thác rừng tự nhiên được thể hiện theo sơ đồ sau: Rừng tự Chuẩn bị (thiết kế khai Chặt hạ Vận xuất gỗ ra nhiên đủ thác, làm đường vận cây, cắt hoặc bãi bốc gỗ điều kiện xuất, vận chuyển, kho ngọn tạm thời, cắt khai thác gỗ) khúc (nếu cần) Vận chuyển Bốc gỗ lên Phân loại, xếp Bốc gỗ lên xe gỗ về nơi xe ô tô vận đống tại Kho I Reo vận chuyển tiêu thụ chuyển ra kho gỗ I Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô
4 1.1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ khai thác gỗ tại Đắc Tô a) Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác Việc khai thác gỗ rừng tự nhiên được tiến hành ở những khu rừng đã đủ điều kiện khai thác bao gồm: cây gỗ đến đếm tuổi thành thục công nghệ, trữ lượng đủ lớn, loài gỗ không thuộc loại quí hiếm cần bảo tồn, khu vực khai thác nằm trong diện tích đã được phê duyệt trong phương án điều chế rừng. Công ty lâm nghiệp Đắc Tô có khoảng 17.000 ha rừng tự nhiên đã được phê duyệt phương án điều chế rừng, diện tích này đủ điều kiện để thiết kế khai thác chọn theo hướng bền vững. b) Khâu chuẩn bị khai thác Trước khi tiến hành khai thác một khu rừng tự nhiên thì cần tiến hành thiết kế được các cấp có thẩm quyền phê duyệt, nội dung của thiết kế bao gồm: - Điều tra mật độ cây, đường kính, chiều cao, loài cây, địa hình khu khai thác. - Xác định trữ lượng cây đứng, cường độ khai thác, khối lượng gỗ cần khai thác - Thiết kế kho gỗ I hoặc bãi bốc gỗ, đường vận xuất, vận chuyển và các công trình phục vụ khu khai thác. - Thi công đường vận xuất, vận chuyển và các công trình phục vụ khai thác. b) Khâu chặt hạ cây, cắt ngọn Khâu chặt hạ là khâu đầu tiên rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng gỗ và tái sinh rừng sau khai thác. Chặt hạ đúng qui trình kỹ thuật, góp phần thúc đẩy tái sinh rừng và thuận lợi cho quá trình vận xuất. Hiện nay, việc chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng cưa xăng, ưu điểm của dụng cụ chặt hạ cưa xăng là: - Dễ sử dụng, năng suất cao, phù hợp địa hình.
5 - Vốn đầu tư thấp, sẵn có ở địa phương Nhược điểm của cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô là: - Tuổi thọ của cưa thấp, chi phí sản xuất cao, hiệu quả kinh tế thấp - Chiều cao gốc chặt lớn không đảm bảo yêu cầu của qui phạm khai thác gây lãng phí gỗ, nguyên nhân là do gỗ rừng tự nhiên đường kính gốc lớn, gỗ có nhiều bạch vè, cơ lý tính phần gỗ ở gần sát đất lớn khi cắt ở phần gỗ này là rất khó khăn. - Xích cưa nhanh bị mòn, tuổi thọ cưa thấp, nguyên nhân là do cơ lý tính của gỗ lớn không phù hợp với góc cắt của xích cưa, dẫn đến lực cắt lớn, gây ra hiện tượng quá tải cho động cơ, dẫn đến tuổi thọ động cơ thấp. Tóm lại: Dụng cụ chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Kon Tum chủ yếu bằng cưa xăng cho năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế, đây là thiết bị chặt hạ phù hợp nhất hiện nay. Tuy nhiên, chặt hạ bằng cưa xăng còn một số tồn tại đó là khi cắt phải phần gỗ gốc cây có bạnh vè, cây gỗ cứng, máy không đủ công suất, chiều cao gốc chặt lớn, tuổi thọ của xích cưa giảm, để khắc phục tồn tại này cần phải nghiên cứu lựa chọn loại cưa có công suất phù hợp. c) Khâu vận xuất, cắt khúc Phương thức vận xuất gỗ rừng tự nhiên ở Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng máy kéo vận xuất. Hiện tại Công ty đang sử dụng máy kéo vận xuất Komatsu dạng bánh xích, máy kéo vận xuất này sử dụng tời kéo cả cây gỗ dài từ trong rừng ra bãi bốc gỗ tạm thời. Loại máy kéo vận xuất này cho năng suất cao, kéo được cây gỗ lớn, tuy nhiên tồn tại lớn của loại thiết bị này đó là nó ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, gây xói mòn đất. Gỗ sau khi kéo ra bãi bốc gỗ tạm thời, nếu cây gỗ quá dài thì tiến hành cắt 2 khúc để thuận lới cho quá trình vận chuyển. d) Khâu bốc xếp và vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời ra kho gỗ I Đặc điểm của quá trình bốc xếp và vận chuyển gỗ từ kho gỗ I đến bãi bốc gỗ tạm thời là gỗ có chiều dài và đường kính lớn, đường vận chuyển khó
6 khăn, chủ yếu đường vận chuyển mở trên đỉnh dông để giảm thiểu khối lượng đào đắp, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, nên độ dốc của đường vận chuyển lớn, các loại xe vận chuyển thông thường không thể di chuyển trên đường này được, nên khâu bốc xếp và vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời ra khi gỗ I tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng xe reo để vừa bốc xếp vừa vận chuyển. Vì vậy, loại xe vận chuyển phù hợp nhất là xe reo, loại xe này tự bốc, năng suất vận chuyển lớn. e) Phân loại và xếp đống tại kho gỗ I Gỗ sau khi được xe Reo vận chuyển ra được phân loại theo đường kính, nhóm gỗ và lô khai thác, sau đó xếp thành đống để bán cho các đơn vị có nhu cầu sử dụng. Việc phận loại, xếp đống thực hiện bằng máy xếp đống Komatsu. f) Khâu bỗ xếp vận chuyển gỗ từ kho I đến nơi tiêu thụ Gỗ sau khi được bán đấu giá được bốc lên xe vận chuyển gỗ chuyên dùng để vận chuyển về nơi tiêu thụ kho gỗ II hoặc nhà máy chế biến. Quá trình bốc xếp bằng máy bốc Komatsu. ( a) (b) Hình 1.2: Các thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ sử dụng tại công ty a- Máy kéo vận xuất D7 b- Xe Reo vận chuyển gỗ Nhận xét: Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên hiện nay đã được cơ giới hóa, từ đó cho năng suất cao, giảm nhẹ sức lao động và số công lao động,
7 tuy nhiên một số khâu công việc còn có tồn tại cần phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện đó là khâu chặt hạ cây. 1.2. Khái quát về phát triển của cưa xăng Năm 1881 RL.Muin nhà phát minh ở Caliphonia là người đầu tiên đặt các lưỡi cưa cắt trên một cái xích và phát minh ra chiếc cưa xăng có trọng lượng khoảng 150 kg, 4 người điều khiển. Năm 1905 tại Eureka bang Caliphonia đã chế tạo ra chiếc cưa xăng chạy bằng một động cơ hai xi lanh làm mát bằng hơi nước, chiếc cưa này nặng 70 kg và hai người điều khiển cắt một khúc gỗ đường kính 20 cm hết 5 phút. Năm 1929 Andreas Stihl đã phát minh ra chiếc cưa xăng chạy bằng xăng đầu tiên, đó là chiếc cưa xăng di động cầm tay một người điều khiển, trên cơ sở phát minh này trong những năm sau hàng loạt hãng cưa ra đời, liên tục hoàn thiện về kết cấu của máy, trọng lượng và công suất động cơ. Năm 1927 Atan đã sản xuất cưa xăng đầu tiên có hệ thống đánh lửa bán dẫn có lọc khí. Nhìn chung những cưa xăng ở thời kỳ đầu có khối lượng lớn, độ rung cao, năng suất thấp. Liên Xô cũ năm 1927 mới bắt đầu nghiên cứu, đến năm 1935 sản xuất được một số loại cưa có trọng lượng nặng khoảng 50-60 kg, năm 1950 đã chế tạo ra cưa xăng hai người điều khiển có ký MB 220, sau khi sử dụng loại cưa này không phù hợp vì nặng nhọc, kết cấu cồng kềnh. Sau đó cưa MB 220 cải tiến thành cưa Ural có trọng lượng 32 kg. Năm 1954 Liên Xô cũ đã sản xuất ra cưa xăng Hữu nghị một người điều khiển, loại cưa này có công suất 3kw, trọng lượng 13kg, rung động 15m/s2. Loại cưa này đã sử dụng ở Việt Nam từ năm 1970. Năm 1978 cho ra đời loại cưa Uran 2T sau đó chuyển thành Uran 2TE, đây là loại cưa có tay cầm cao một người điều khiển có công suất 5kw, trọng lượng 13kg được sử dụng rộng rãi ở Liên Xô và Việt Nam từ năm 1980 đến 1990. Ngoài các loại cưa trên Liên Xô cũ còn sản xuất loại cưa (Taiga) có tay cầm thấp, kết cấu ngọn nhẹ, trọng lượng máy 7kg dùng chủ yếu chặt hạ gỗ nhỏ rừng trồng .
8 Trong quá trình nghiên cứu hoàn thiện cưa xăng một số nước phát triển như Thụy Điển, Đức, Mỹ đã thu được nhiều thành tựu to lớn và đã được công bố trong nhiều công trình. Hiện nay, nhiều hãng cưa nổi tiếng hàng năm sản xuất hàng triệu cưa với chất lượng cao như hãng Husqvarna của Thụy Điển, Stiht của Đức, Mc Culloch và Homelitite của Mỹ, Echo của Nhật. Từ năm 1980 các nhà khoa học đã áp dụng nhiều thành tựu khoa học kĩ thuật để chế tạo ra các loại cưa có tính năng ưu việt hơn như hệ thống điện đã chuyển từ đánh lửa má vít sang đánh lửa bán dẫn, một số chi tiết làm bằng thép hay hợp kim, bằng nhựa tổng hợp nên trọng lượng của cưa giảm xuống khoảng 6-7 kg, rung động và tiếng ồn cũng được nghiên cứu hoàn thiện. Tóm lại, cưa xăng đã được các nhà khoa học và các hãng sản xuất nghiên cứu và hoàn thiện về kết cấu trọng lượng công suất tiếng ồn và rung động. 1.3. Một số nghiên cứu trong qúa trình sử dụng cưa xăng trên thế giới 1.3.1. Chặt hạ gỗ bằng cưu xăng trên thế giới Việc chặt hạ gỗ bằng cưa xăng là phổ biến nhất trên thế giới. Theo kết quả nghiên cứu của tổ chức nông lương thế giới (FAO) từ các nước phát triển như Phần lan, Thụy Điển đến các nước đang phát triển như Malayxia, Inđonêxia,…đều sử dụng cưa xăng là thiết bị chính để chặt hạ gỗ. Cưa xăng có nhiều ưu điểm như: Kích thước gọn nhẹ, dễ sử dụng, vốn đầu tư ít và có thể hoạt động trên nhiều địa hình khác nhau. Theo tài liệu tỉ lệ chặt hạ gỗ bằng cơ giới hoá ở Phần lan là 98% trong đó tỉ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 70% còn 28% là chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp. Cũng theo tài liệu trên đối với Brazil tỉ lệ chặt hạ bằng cơ giới là 90% trong đó 80% chặt bằng cưa xăng còn 10% là chặt hạ bằng máy liên hợp. Theo tài liệu “sổ tay công nghệ thích hợp trong các hoạt động lâm nghiệp ở các nước đang phát triển” đối với Malayxia tỉ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 80% còn 20% là chặt hạ bằng thủ công. Đối với Philipine tỉ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 85% còn 15% chặt bằng thủ công, [30], [31], [32]. Một số nước đang phát triển ở châu phi Ethiopia,Tanzania, Zimbabwe tỉ lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng là 70% còn 30% là chặt hạ bằng thủ công. Có rất
9 nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng chặt hạ gỗ bằng cưa xăng thì giảm thiếu tác động xấu đến môi trường sinh thái hơn là chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp. Kết quả nghiên cứu so sánh giữa chặt hạ thủ công, chặt hạ bằng cưa xăng và máy chặt hạ liên hợp trong việc khai thác tỉa thưa rừng trồng ở Phần lan đã khẳng định chặt hạ bằng cưa xăng chi phí nhỏ nhất và ít ảnh hưởng đến môi trường nhất. Tóm lại, để cơ giới hoá khâu chặt hạ gỗ chỉ có một số nước phát triển có thể sử dụng máy chặt hạ liên hợp, còn phần lớn các quốc gia trên thế giới đều sử dụng cưa xăng. 1.3.2. Sử dụng cưa xăng trên thế giới Khi sử dụng thiết bị nói chung và cưa xăng nói riêng vào một điều kiện cụ thể cần phải có nghiên cứu để mang lại hiệu quả cao. Tác giả Cunha trong công trình đã nghiên cứu ảnh hưởng của rung động tiếng ồn đến năng suất lao động, kết quả nghiên cứu cho thấy tiếng ồn và rung động của cưa xăng càng nhỏ năng suất lao động tăng lên, đối với loại cưa có tiếng ồn lớn hơn 140 dba và rung động lớn hơn 12m/s2 thì năng suất giảm 20% so với cùng loại có rung động và tiếng ồn cho phép [28]. Tác giả Goglia-V trong công trình nghiên cứu đã đề cập đến sức khoẻ của người công nhân khi sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ, tác giả cho thấy nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thần kinh như: tiếng ồn, rung động của cưa và khí xả ra từ động cơ, kết luận đã đưa ra một số giải pháp thuyết phục, song các giải pháp này chỉ phù hợp trong chặt hạ gỗ rừng trồng [29]. Tác giả Li-WenBin trong công trình [43] đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ rung tiếng ồn và trọng lượng cưa đến sức khoẻ của người công nhân vận hành cưa xăng. Năm 1998 FAO được sự giúp đỡ của chính phủ Phần Lan đã thực hiện đề tài “Đánh giá hiệu quả sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng tại Zimbabwe”, kết quả nghiên cứu xác định được năng suất và giá thành chặt hạ
10 của một số loại cưa xăng dùng để chặt hạ gỗ rừng trồng và khẳng định dùng cưa xăng Husqvarna 362 cho hiểu quả nhất [36]. Tác giả Suwala-M trong công trình [48] đã nghiên cứu giá thành chặt hạ gỗ ở Ba Lan, kết quả cho thấy giá thành chặt hạ gỗ bằng cưa xăng thấp hơn chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp và thủ công. Công trình nghiên cứu: “Năng suất của cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng ở một số lâm phần của Nhật Bản”, tác giả cho thấy thời gian làm việc trong ngày là 366 phút, lượng ôxi lớn nhất cần thiết là 2.42 l/phút, năng suất trung bình, khoảng 15-18 m3/ca. Trong quá trình nghiên cứu tác giả chưa đề cập đến một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất như xích cưa, rung động và trọng lượng cưa [43]. Đánh giá ảnh hưởng của cưa xăng chặt hạ gỗ đến môi trường sinh thái có các công trình [38], [39], kết quả nghiên cứu cho thấy chặt hạ bằng cưa xăng giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái hơn so với chặt hạ bằng dụng cụ thủ công và bằng máy chặt hạ liên hợp, khi chặt hạ bằng cưa xăng chiều cao gốc chặt thấp đáp ứng quy phạm khai thác gỗ. Tác giả Sullman trong công trình [49] đã nghiên cứu sử dụng cưa xăng để sản suất gỗ xẻ ở Guyana, tác giả đã nghiên cứu các phương pháp xẻ, tính toán công suất động cơ. Tác giả cũng đề xuất một số phương pháp như thay đổi một số thông số phần tử cắt của xích cưa để chuyển từ dạng cắt ngang sang cắt dọc nhằm nâng cao năng suất lao động. Tóm lại, trong quá trình sử dụng cưa xăng để chặt hạ gỗ đã có nhiều nghiên cứu. Do đó, cưa xăng không ngừng được cải tiến hoàn thiện cho phù hợp với đối tượng và điều kiện sử dụng. 1.4. Nghiên cứu sử dụng cưa xăng ở Việt Nam Ở Việt Nam cơ giới hoá khâu chặt hạ chủ yếu bằng cưa xăng, không dùng máy chặt hạ liên hợp vì địa hình phức tạp, rừng phân tán, điều kiện kinh tế nước ta còn có nhiều khó khăn. Việc sử dụng cưa xăng trong chặt hạ gỗ
11 nước ta đã có từ lâu, quá trình sử dụng cưa xăng được chia thành từng thời kỳ sau: Thời kỳ từ 1975-1990: Ở miền nam và miền trung (chủ yếu là vùng tây nguyên) do đặc điểm địa hình tương đối bằng phẳng, gỗ lớn tập trung. Do vậy, điều kiện chặt hạ bằng cưa xăng rất thuận lợi nên cưa xăng được sử dụng khá phổ biến, loại cưa thường được dùng là loại cưa có công suất lớn, hãng cưa thường dùng là hãng cưa Echo của nhật hoặc Mc culloch của Mỹ. Theo đề tài nghiên cứu “khảo nghiệm một số loại cưa xăng trong dây truyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên của viện khoa học Lâm nghiệp thì tỷ lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng ở Tây Nguyên là 90% còn 10% là chặt hạ bằng thủ công [6]. Đối với Miền Bắc, do địa hình phức tạp nên việc sử dụng cưa xăng còn hạn chế. Loại cưa xăng được sử dụng chủ yếu là cưa Hữu nghị, Uran của Liên Xô trước đây. Do đặc tính kỹ thuật của loại cưa này là nặng, độ bền không cao nên hiệu quả sử dụng thấp. Theo tài liệu nghiên cứu của Trường đại học Lâm nghiệp thì tỷ lệ chặt hạ bằng cưa xăng ở Miền Bắc là 40% còn 60% là chặt hạ bằng thủ công. Thời kỳ 1990 đến nay: Việc chặt hạ gỗ bằng cưa xăng đã phát triển ở cả 3 miền. Hiện nay, không chỉ các lâm trường, các công ty, các xí nghiệp mà tư nhân cũng sử dụng rất nhiều cưa xăng. Đối tượng chặt hạ không chỉ là rừng tự nhiên mà chủ yếu là rừng trồng. Đối với Miền Nam và Miền Trung, việc chặt hạ gỗ bằng cưa xăng rất phát triển, theo kết quả nghiên cứu có nhiều chủng loại cưa xăng được sử dụng như: Stihl, Husqvarna, Echo…do tính ưu việt của cưa xăng so với các loại dụng cụ chặt hạ bằng rìu, búa, dao. Đối với các tỉnh phía Bắc, đối tượng chủ yếu là gỗ rừng trồng, địa hình phức tạp. Theo tài liệu thì ở miền Bắc chủ yếu dùng loại cưa công suất nhỏ, gọn, nhẹ với nhiều hãng cưa khác nhau, bước đầu đã cho hiệu quả kinh tế, nhưng quá trình sử dụng còn bộc lộ nhiều nhược điểm đó là tuổi thọ máy thấp năng suất không cao. Nguyên nhân chính là chọn loại cưa xăng chưa phù hợp với loại gỗ cần chặt hạ.
12 Tóm lại, đối với Việt Nam cơ giới hoá chặt hạ chủ yếu bằng cưa xăng, trong những năm gần đây tỉ lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng ngày càng tăng. Trong sự nghiệp CNH, HĐH nông nghiệp và nông thôn thì khả năng sử dụng cưa xăng trong công nghệ khai thác gỗ ngày càng phát triển. 1.5. Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng trên thế giới Cưa xăng là thiết bị dùng khá phổ biến trong ngành lâm nghiệp và đã được sử dụng từ những năm 1960. Cho đến nay người ta luôn cải tiến và hoàn thiện chúng không ngừng. Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về cưa xăng chủ yếu cải tiến kết cấu của máy đó là tăng độ bền, giảm trọng lượng và giảm độ rung. Ngày nay người ta đã ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại, vật liệu mới để sản xuất ra nhiều loại cưa xăng có tính năng ưu việt hơn so với các loại cưa xăng sản xuất trước đây. Thụy Điển là nước sản xuất ra nhiều loại cưa xăng và cũng có nhiều công trình nghiên cứu về cưa xăng tập trung vào các lĩnh vực như: An toàn lao động, chi phí sản xuất. Vấn đề được nhiều nước như Canađa, Malaysia, Balan, Nga quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là hiệu quả kinh tế khi sử dụng cưa xăng trong chặt hạ gỗ. Các nghiên cứu chủ yếu tập chung vào việc chi phí cho chặt hạ cũng như tiêu hao nhiên liệu cho cưa xăng. Công trình nghiên cứu ở Italia đề cập đến ảnh hưởng của độ rung, trọng lượng của máy đến sức khoẻ của người công nhân. Kết quả nghiên cứu của công trình đã cho thấy trọng lượng của cưa càng nhẹ, độ rung của cưa càng ít thì mệt mỏi của người lao động ít đi [31]. Một số công trình đã nghiên cứu ảnh hưởng đến an toàn lao động khi sử dụng cưa xăng, kết quả nghiên cứu đó đã đưa ra các phương án là dùng ủng bảo hộ bảo vệ đùi thì tai nạn giảm hẳn. Kết quả nghiên cứu cũng đưa ra các nguyên nhân để tăng độ bền của ủng bảo hộ chân. Công trình nghiên cứu về trạng thái thần kinh và sức khoẻ của người lao động trong quá trình sử dụng cưa xăng được thực hiện ở Brizil, nghiên cứu này được tiến hành ở một số công ty Lâm nghiệp thuộc một số địa phương của Brazil- các kết quả thu thập được bằng cách phỏng vấn một số người sử
13 dụng và kết hợp một số dụng cụ đo. Mục đích của nghiên cứu là tìm ra một số ảnh hưởng nhiều nhất đến mức độ thoả mãn cho người sử dụng, [44]. Vấn đề được người sử dụng cưa rất quan tâm đó là giá thành chặt hạ. Đề tài nghiên cứu về giá thành sản phẩm trong các phương án khai thác khác nhau tại Balan, đã đề cập phương án để tính giá thành chặt hạ gỗ trong các phương án khác nhau: Đó là chặt hạ bằng cưa xăng, chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp. Kết luận của đề tài này là với khối lượng khai thác nhỏ thì giá thành chặt hạ bằng cưa xăng nhỏ hơn chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp. Theo nghiên cứu này thì giá thành chặt hạ được tính bằng tổng cộng các chi phí sau: Lương công nhân, lãi của vốn đầu tư, khấu hao máy móc thiết bị, phụ tùng thay thế và nhiên liệu. Theo các số liệu nghiên cứu ở Balan thì tiếng ồn và độ rung của cưa xăng cũng ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của người lao động, [50]. Tiếng ồn và độ rung của cưa đã ảnh hưởng đến năng suất lao động, theo công trình nghiên cứu thì năng suất lao động đối với loại cưa có tiếng ồn lớn hơn 140 db và rung động lớn hơn 12m/s2 thì năng suất giảm 20% so với cưa xăng cùng loại tiếng ồn và rung động cho phép. Qua nghiên cứu của tổ chức Nông lương thế giới (FAO) và công trình đào tạo lâm nghiệp ở Phần Lan (FTB) cho thấy việc sử dụng cưa xăng ở mỗi nước khác nhau tuỳ thuộc vào trình độ phát triển kinh tế, điều kiện tự nhiên, đối tượng rừng của mỗi nước. Đối với những nước còn nhiều rừng tự nhiên gỗ lớn như Brazil, Tanazania, Malaysia, Lào, Nga thì chủ yếu là dùng loại cưa xăng công suất lớn còn đối với một số nước Bắc Âu ở Phần Lan sử dụng cưa công suất nhỏ Đề tài nghiên cứu với tiêu đề “ Đánh giá hiệu quả sử dụng một số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng tại Zimbabwe” mục tiêu của đề tài là xác định được năng suất, giá thành sản phẩm của một số loại cưa xăng dùng để chặt hạ gỗ nhỏ rừng trồng. Kết quả nghiên cứu khẳng định cưa xăng Husqvarna 262 cho hiệu quả kinh tế cao nhất [26].
14 Theo tài liệu về “Công nghệ và thiết bị khai thác thích hợp ở các nước phát triển” thì việc lựa chọn thiết bị thích hợp cho từng khâu sản xuất phải được nghiên cứu rất kỹ, để lựa chọn các thiết bị chặt hạ phải dựa vào năng suất, giá thành của các thiết bị đó. Theo tài liệu “Công nghệ tối ưu trong khu khai thác” bản dịch từ tiếng Nga việc lựa chọn máy móc thiết bị tối ưu cho khu khai thác người ta tiến hành nghiên cứu đồng thời một số chỉ tiêu. Song việc nghiên cứu lựa chọn tiến hành đối với một số loại cưa của Nga. Trong tài liệu có thể sử dụng phương pháp tính toán một vài chỉ tiêu và một số hàm tương quan để vận dụng vào bài toán cụ thể ở Việt Nam. Tóm lại, có nhiều công trình nghiên cứu cưa xăng trên thế giới, chủ yếu là tập chung vào hoàn thiện về kết cấu của máy, các thiết bị an toàn cũng như ảnh hưởng của nó đến sức khoẻ của người lao động. Một số công trình nghiên cứu có đề cập đến việc tính toán hiệu quả kinh tế khi sử dụng cưa xăng nhưng còn rất tản mạn. Việc nghiên cứu lựa chọn cưa xăng cho đối tượng rừng tự nhiên còn hạn chế. 1.6. Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ ở Việt Nam Như đã trình bày ở trên việc sử dụng cưa xăng ở nước ta là khá phổ biến, do đặc điểm ở nước ta có nhiều vùng sinh thái khác nhau và điều kiện tự nhiên cũng khác nhau, nên ở vùng khác nhau người sử dụng có cách lựa chọn khác nhau. Phần lớn người sử dụng lựa chọn theo thói quen, kinh nghiệm hoặc một số dựa vào chỉ tiêu giá thành, mà không căn cứ vào nhiều chỉ tiêu. Từ đó dẫn đến loại cưa lựa chọn là không phù hợp với đối tượng chặt hạ. Trước năm 1990 ở Miền Bắc chủ yếu dùng cưa Taiga, Hữu nghị, Uran-2 của Liên Xô, các lâm trường thường được phân phối theo chỉ tiêu của nhà nước không phải lựa chọn. Ở khu vực Miền Nam chủ yếu là chặt hạ bằng gỗ lớn nên thường chọn cưa Echo của Nhật Bản vì loại cưa này tốc độ cắt nhanh gọn nhẹ, bản cưa dài hơn cưa Uran.
15 Từ năm 1990 đến nay nhờ có chính sách mở cửa và hội nhập của nền kinh tế, có nhiều loại cưa được nhập vào nước ta, người sử dụng có điều kiện lựa chọn hơn. Khu vực Miền Bắc chủ yếu chọn cưa Husqvarna của Thụy Điển, vì loại cưa này đã sử dụng nhiều ở vùng nguyên liệu giấy Phú Thọ. Ở Miền Trung chủ yếu sử dụng loại cưa Echo, Stihl công suất lớn. Còn Nghệ An, Hà Tĩnh thì chủ yếu lựa chọn cưa Ural của Nga còn lại, loại này có công suất lớn, giá mua cưa rẻ, dễ sử dụng và sửa chữa. Để có cơ sở lý thuyết cho quá trình lựa chọn cưa xăng được tốt hơn, đã có nhiều công trình nghiên cứu về cưa xăng. Nhưng chủ yếu tập chung vào khảo nghiệm là chính mà chưa đưa ra được cơ sở lý thuyết cho quá trình tuyển chọn. Năm 1985 Viện Khoa học Lâm nghiệp đã tiến hành nghiên cứu khảo nghiệm 3 loại cưa xăng: Uran-2 của Nga, cưa Husqvarna và cưa partner của Thụy Điển. Nghiên cứu này đã đưa ra kết luận rằng: Cưa xăng của Thụy Điển tốc độ cắt nhanh hơn, mang vác nhẹ hơn. Một đời cưa của Thụy Điển chặt hạ được khối lượng gỗ lớn gấp đôi và tiêu thụ nhiên liệu chỉ bằng 1/2 so với cưa Uran-2 . Năm 1993 Viện Khoa học Lâm nghiệp đã thực hiện đề tài khảo nghiệm cưa xăng P-70 và tời 2 trống trong chặt hạ và vận suất gỗ Đước ở rừng gập mặn. Đề tài khảo nghiệm của cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống Kompakt 3000/2 của Thụy Điển trong toàn bộ khâu khai thác. Kết quả cho thấy có thể áp dụng cưa xăng và tời 2 trống vào khai thác gỗ tước ở rừng gập mặn được, [6]. Năm 1987 Tổng công ty nguyên liệu giấy Vĩnh Phú phối hợp với chuyên gia Thụy Điển tiến hành khảo nghiệm một số loại cưa xăng của hãng Husqvarna ở vùng nguyên liệu giấy Vĩnh Phú. Kết quả đã xác định được năng suất, chi phí nhiên liệu cho một số loại cưa. Ngoài ra, ở Việt Nam có một số đề tài khảo nghiệm của 2 trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ ở Việt Nam là Trường Đại học Lâm nghiệp và Viện Khoa Lâm nghiệp Việt Nam thực hiện đề tài đánh giá hiệu quả sử dụng cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên và khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống chặt hạ và vận xuất gỗ ở rừng ngập mặn. Đề
16 tài cũng kết luận rằng dùng cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cho hiệu quả lớn hơn rất nhiều so với chặt hạ bằng thủ công. Luận văn thạc sỹ của tác giả Dương Văn Tài về “nghiên cứu tuyển chọn một số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng ở Việt Nam”, luận văn đã xây dựng được cơ sở lý luận và lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng và đã tiến hành chọn được được một số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng. Tuy nhiên, đề tài không đề cập đến quá trình lựa chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên [17]. Tóm lại: Đã có một số công trình nghiên cứu về lựa chọn cưa xăng, trong đó chủ yếu là lựa chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng trồng, chưa có công trình nào nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên. Do vậy luận văn lựa chọn đề tài "Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum" là cần thiết.
17 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG NỘI DNUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu. Xây dựng cơ sở lý luận cho việc tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ, từ đó lựa chọn được loại cưa xăng hợp lý để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum. 2.2. Đối tượng nghiên cứu Công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum được nhà nước giao cho quản lý khoảng 17.000 ha rừng tự nhiên thuộc ba huyện Đắc Tô, Tu Ma Rông và Đắc Glây. Công ty được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn chọn làm nơi xây dựng mô hình khai thác rừng tự nhiên bền vững, với sự giúp đỡ của chính phủ Đức thông qua tổ chức GTZ đã xây dựng thành công mô hình khai thác rừng tự nhiên bền vững. Năm 2011 công ty đã được tổ chức lâm nghiệp quốc tế GFC cấp chứng chỉ gỗ có kiểm soát. Theo phương án điều chế rừng của công ty đã được Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn và Ủy ban nhân dân tỉnh Kon Tum phê duyệt từ 2011 đến năm 2030, hàng năm công ty được phép khai thác 8000 m3 theo mô hình khai thác bền vững [1]. 2.2.1. Đặc điểm về điều kiện địa hình Theo hồ sơ thiết kế khai thác của công ty thì các lô khai thác rừng của công ty có địa hình phức tạp, độ dốc trung bình 20-25 độ, núi đất chủ yếu là mái dông một chiều. Hình 2.1: Địa hình khu tài nguyên khai thác rừng của công ty
18 2.2.2. Đặc điểm về rừng trong khu khai thác tài nguyên Các khu rừng được phép khai thác của công ty là rừng tự nhiên thường xanh lá rộng, loài cây chủ yếu là cóc đá, dổi, Trường vải, Kháo, Cáng lò, trâm Tía... Phương thức khai thác là khai thác chọn, đường kính cây được phép chặt hạ là gỗ lớn. Sau đây là bảng kích thước của các loại gỗ được phép khai thác (theo hồ sơ thiết kế khai thác đã được duyệt). Bảng 2.1: Kích thước của các loại gỗ cần chặt hạ trong khu khai thác TT Loại gỗ Nhóm Đường kính Chiều Tỷ lệ của loại gỗ TB (cm) cao gỗ trong lô TB(m) (%) 1 Dẻ trắng V 70 15 10 2 Cóc đá III 80 15 40 3 Gổi IV 70 14 10 4 Trường vải IV 70 15 5 5 Kháo III 70 15 8 6 Cáng lò V 80 15 2 7 Giội nếp V 80 14 3 9 Hồng quang IV 70 15 7 10 Trâm tía IV 80 15 5 11 Mít mài V 70 16 5 12 Thạch đảm IV 80 15 5 2.3. Thiết bị nghiên cứu 2.3.1. Các loại cưa xăng hiện đang sử dụng ở công ty lâm nghiệp Đắc Tô a) Cưa xăng Stihl Hiên nay công ty đang sử dụng loại cưa xăng Stihl 038M do Cộng hòa liên bang Đức chế tạo, loại cưa này có công suất 4kw, tốc độ động cơ 12000vòng /phút, trọng lượng 7,4 kg, gia tốc rung tay trái 4,2m/s 2. Đây là loại cưa công nhân của công ty chọn và sử dụng theo kinh nghiệm. Loại cưa này