Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định cấu trúc tổ chức sản xuất hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả khai thác lò chợ cơ giới hóa tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT

HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC

LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA TẠI MỘT SỐ MỎ THAN HẦM LÒ

VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT

HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC

LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA TẠI MỘT SỐ MỎ THAN HẦM LÒ

VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Ngành: KHAI THÁC MỎ

Mã số: 9520603

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS Trần Văn Thanh

2. TS Nguyễn Phi Hùng

HÀ NỘI - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các kết quả

nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng có ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Dũng

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập, nghiên cứu tại Bộ môn Khai thác hầm lò thực hiện

nhiệm vụ nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xác định cấu trúc tổ chức sản xuất hợp

lý nhằm nâng cao hiệu quả khai thác lò chợ cơ giới hóa tại một số mỏ than hầm

lò vùng Quảng Ninh” tôi đã nhận đƣợc sự hỗ trợ, giúp đỡ, quan tâm, động viên từ

cơ quan và các cá nhân. Luận án cũng đƣợc hoàn thành dựa trên sự tham khảo, học

tập kinh nghiệm từ các kết quả nghiên cứu liên quan, các sách, báo chuyên ngành

của nhiều tác giả ở các trƣờng Đại học, các cơ quan nghiên cứu … và sự giúp đỡ,

tạo điều kiện từ phía gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp.

Với tình cảm chân thành, tôi bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban giám hiệu,

phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa mỏ - Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, các thầy

giáo, cô giáo, các nhà nghiên cứu, chuyên gia ngành mỏ khác đã giúp đỡ tôi trong

suốt quá trình học tập, nghiên cứu.

Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến hai nhà khoa học là PGS.TS. Trần Văn

Thanh và TS. Nguyễn Phi Hùng với sự tận tâm đã không quản ngại thời gian,

khoảng cách địa lý tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ về kiến thức, tài liệu và phƣơng

pháp luận khoa học để tôi hoàn thành luận án tiến sĩ kỹ thuật này.

Mặc dù đã nỗ lực, cố gắng trong suốt quá trình thực hiện luận án, song không

tránh khỏi những mặt hạn chế, thiếu sót. Tôi rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp và

sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo, các chuyên gia, nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan ................................................................................................................ i Lời cảm ơn .................................................................................................................. ii Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục bảng biểu ................................................................................................... vi Danh mục hình vẽ ..................................................................................................... vii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ .................................................... 5 1.1 Tổng quan về một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ ........................................................................................................................ 5 1.1.1 Một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trên thế giới ............................................................................................................. 5 1.1.2 Một số mô hình tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trong nƣớc . 22 1.2 Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa ... 33 1.2.1 Các nghiên cứu trong nƣớc ...................................................................... 33 1.2.2 Các nghiên cứu trên thế giới .................................................................... 36 1.2.3 Nhận xét .................................................................................................. 39 1.3 Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................ 40 CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT MỎ VÀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TỚI CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ................................................................................................. 41 2.1 Ảnh hƣởng của điều kiện địa chất mỏ đến công nghệ cơ giới hóa khai thác than hầm lò ............................................................................................................... 41 2.1.1 Các yếu tố địa chất mỏ và hàm số lệ thuộc ............................................... 44 2.1.2 Sự phù hợp của công nghệ theo điều kiện địa chất ................................... 51 2.2 Phân tích ảnh hƣởng của điều kiện kỹ thuật mỏ tới cấu trúc tổ chức sản xuất 67 2.2.1 Phân tích một số yếu tố kỹ thuật .............................................................. 67 2.2.2 Phân tích ảnh hƣởng của yếu tố công nghệ .............................................. 71 2.3 Trạng thái hoạt động của cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các tác động bất lợi từ điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ ......................................................... 73 2.4 Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................... 75 CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT CHO LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ................................................................................. 76 3.1 Các hình thức vận hành của tổ hợp thiết bị lò chợ .............................................. 76

3.1.1 Các hình thức làm việc của máy khấu ...................................................... 76 3.1.2 Hình thức hoạt động của giàn chống trong lò chợ cơ giới hóa .................. 83 3.2 Mô hình hóa cấu trúc tổ chức sản xuất theo không gian và thời gian làm việc của lò chợ cơ giới hóa ...................................................................................... 87 3.2.1 Mô hình hóa cấu trúc hoạt động của lò chợ cơ giới hóa theo không gian, thời gian của cấu trúc tổ chức sản xuất ..................................................... 87 3.2.2 Mối quan hệ không gian và thời gian giữa các tổ hợp thiết bị trong cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa ........................................................... 91 3.3 Nghiên cứu xây dựng mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa .................................................................................................................... 94 3.3.1 Xây dựng mô hình cấu trúc sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa..................... 95 3.3.2 Mô phỏng các trạng thái làm việc trong cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hoá ...................................................................................................101 3.4 Trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa ........... 105 3.5 Xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất theo thời gian làm việc của lò chợ cơ giới hoá .................................................................................................................. 107 3.5.1 Xây dựng thuật toán cơ sở tính thời gian làm việc hiệu quả ....................107 3.5.2 Xác định thời gian làm việc hiệu quả của các tổ hợp thiết bị ...................110 3.5.3 Xác định hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn ..........................................115 3.5.4 Xác định cƣờng độ khấu .................................................................116 3.6 Kết luận chƣơng 3 .......................................................................................... 116 CHƢƠNG 4. TỐI ƢU HÓA CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT CHO MỘT SỐ LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA VÙNG QUẢNG NINH ................................................. 118 4.1 Hiện trạng thiết kế và thực tế tổ chức sản xuất ở mỏ Dƣơng Huy ................. 118 4.1.1 Hiện trạng thiết kế và tổ chức khai thác tại mỏ Dƣơng Huy ....................118 4.1.2 Thực tế khai thác tại mỏ Dƣơng Huy ......................................................122 4.1.3 Một số tồn tại trong quá trình vận hành lò chợ cơ giới hóa mỏ Dƣơng Huy . 123 4.2 Hiện trạng thiết kế và thực tế tổ chức sản xuất ở mỏ than Hà Lầm ............... 131 4.2.1 Hiện trạng thiết kế và tổ chức khai thác tại mỏ .......................................131 4.2.2 Thực tế khai thác tại mỏ Hà Lầm ............................................................135 4.3 Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật dự báo vị trí tiềm ẩn biến động điều kiện địa chất vỉa than .................................................................................................... 141 4.3.1 Sự truyền sóng trong vỉa than .................................................................141 4.3.2 Ví dụ xác định vùng dị thƣờng tại vỉa 8 mỏ Vàng Danh ..........................143 4.4 Xây dựng mô hình tính toán tối ƣu hóa cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh .................................................................................................... 145

4.4.1 Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất ...........................................................145 4.4.2 Xác định một số biểu đồ tổ chức sản xuất trong điều kiện sản xuất đặc thù đối với lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh ...........................................146 4.5 Tính toán tối ƣu hóa thời gian làm việc, tổ chức sản xuất cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh ............................................................................. 151 4.5.1 Kết quả tính toán tối ƣu ..........................................................................151 4.5.2 Nhận xét kết quả tính toán tối ƣu ............................................................152 Kết luận chƣơng 4 ......................................................................................... 152 4.6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 153 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LUẬN ÁN .................................... 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 158 PHỤ LỤC 1 ............................................................................................................. 165

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Tổng hợp trị số ảnh hƣởng của các yếu tố đến lò chợ cơ giới hóa ........... 53

Bảng 2.2. So sánh giữa chiều cao khấu lớn và khai thác chiều cao khấu trung bình68

Bảng 2.3. Tổng hợp so sánh phƣơng pháp khai thác chia lớp, khai thác hạ trần và

khai thác vỉa dày trung bình .................................................................... 69

Bảng 2.4. Tổng hợp so sánh giữa hệ thống khai thác cột dài theo hƣớng dốc và khai

thác cột dài theo phƣơng ......................................................................... 70

Bảng 3.1. So sánh phƣơng thức khấu than 2 chiều và một chiều ............................. 80

Bảng 3.2. Công thức tính toán thời gian làm việc của chu kỳ liên tục và phƣơng

thức làm việc khác nhau của kỹ thuật cơ giới hóa .................................. 81

Bảng 3.3. Nghiên cứu lƣợng ra than theo trình tự hạ than khác nhau của lò chợ

CGH hạ trần than nóc tại khu vực mỏ Yanzhou – Trung Quốc .............. 86

Bảng 3.4. Kết quả phân tích bƣớc hạ trần ................................................................. 86

Bảng 4.1. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ cơ giới hóa vỉa 11,

Công ty than Dƣơng Huy ...................................................................... 121

vii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Biểu đồ tổ chức sản xuất 04 ca/ngày-đêm .................................................. 6

Hình 1.2. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại vỉa 14 mỏ Xinzhou Yao – Trung Quốc ......... 7

Hình 1.3. Biều đồ tổ chức sản xuất khấu 2 ca, bảo dƣỡng thiết bị ca thứ 3 và tiếp tục

khấu vào ca 4 ............................................................................................ 7

Hình 1.4. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp MKM-97 ................................... 8

Hình 1.5. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp KM-87 ....................................... 9

Hình 1.6. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 1MK .......................................... 9

Hình 1.7. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 11MK ...................................... 10 Hình 1.8. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng máy khấu ”Temp” cho vỉa dốc trên 450 .. 11

Hình 1.9. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp KM-87D .................. 11

Hình 1.10. Vì chống cơ khí hóa KGĐ ...................................................................... 12

Hình 1.11. Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ dùng tổ hợp KGĐ ...................... 12

Hình 1.12. Tổ hợp ASa trong lò chợ cơ giới hóa ..................................................... 13

Hình 1.13. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp Asa ......................... 14

Hình 1.14. Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ cơ giới hóa sử dụng tổ hợp KTU .... 15

Hình 1.15. Sơ đồ công nghệ khấu vỉa dày, dốc thoải sử dụng vì chống KTU-AMS .... 15

Hình 1.16. Biểu đồ tổ chức sản xuất theo ca 8 tiếng ................................................ 16

Hình 1.17. Biểu đồ tổ chức sản xuất theo ca 8 tiếng, bảo dƣỡng thiết bị ở ca 2 ...... 16

Hình 1.18. Biểu đồ tổ chức sản xuất khấu 3 ca, thời gian bảo dƣỡng cuối mỗi ca .. 17

Hình 1.19. Biểu đồ tổ chức sản xuất áp dụng 4 ca 6 tiếng khấu 1 luồng, 1 luồng

hạ trần ..................................................................................................... 18

Hình 1.20. Biểu đồ tổ chức sản xuất áp dụng 4 ca 6 tiếng khấu 1 luồng, 1 luồng

hạ trần ..................................................................................................... 18

Hình 1.21. Biểu đồ tổ chức chu kì lò chợ 8104 cánh Nam mỏ HuLuGou –

Trung Quốc ........................................................................................... 19

Hình 1.22. Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần sử dụng vì

chống KTU ............................................................................................. 20

Hình 1.23. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng vì chống cơ khí KTU-3M

dƣới giàn dẻo .......................................................................................... 20

viii

Hình 1.24. Biểu đồ tổ chức chu kì lò chợ 8402 mỏ than XiShui – Trung Quốc ...... 21

Hình 1.25. Biểu đồ đồ tổ chức sản xuất áp dụng tại lò chợ 8104 cánh Nam mỏ

HuLuGou – Trung Quốc ........................................................................ 22

Hình 1.26. Tổ hợp thiết bị CGH áp dụng tại mỏ Ngã Hai, Công ty than Quang Hanh ..... 23

Hình 1.27. Biểu đồ tổ chức chu kỳ và bố trí nhân lực tại mỏ Ngã Hai - Công ty than

Quang Hanh ............................................................................................ 24

Hình 1.28. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Dƣơng Huy . 25

Hình 1.29. Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa khu Tràng Khê –

Công ty than Hồng Thái ......................................................................... 25

Hình 1.30. Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác tại lò chợ cơ giới hóa khu Tràng Khê –

Công ty than Hồng Thái ......................................................................... 26

Hình 1.31. Tổ hợp thiết bị sử dụng tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Nam Mẫu . 27

Hình 1.32. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Nam Mẫu ... 27

Hình 1.33. Biểu đồ bố trí nhân lực tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Nam Mẫu . 28

Hình 1.34. Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò chợ I-8-1, Công ty than Vàng Danh... 28

Hình 1.35. Biểu đồ bố trí nhân lực sản xuất lò chợ I-8-1, Công ty than Vàng Danh .... 29

Hình 1.36. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Khe Chàm ... 29

Hình 1.37. Biểu đồ bố trí nhân lực lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than Khe Chàm 30

Hình 1.38. Biểu đồ tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa 7-3.1, Công ty than Hà Lầm .. 31

Hình 1.39. Biểu đồ tổ chức sản xuất thực tế tại lò chợ cơ giới hóa 7-3.1, Công ty

than Hà Lầm ........................................................................................... 32

Hình 1.40. Biểu đồ bố trí nhân lực thực tế lò chợ cơ giới hóa 7-3.1, Công ty than Hà

Lầm ......................................................................................................... 32

Hình 2.1. Hàm số lệ thuộc của yếu tố độ cứng vỉa than fv ....................................... 45

Hình 2.2. Hàm số lệ thuộc của yếu tố góc dốc vỉa ................................................... 46

Hình 2.3. Hàm số lệ thuộc của sự biến động chiều dày vỉa ...................................... 46

Hình 2.4. Hàm số lệ thuộc của yếu tố độ cứng đất đá vây quanh ............................ 47

Hình 2.5. Hàm số lệ thuộc của yếu tố tỉ lệ đất đá cứng trong đá vách ..................... 47

Hình 2.6. Hàm số lệ thuộc của yếu tố tỉ lệ đất đá cứng trong đá trụ ........................ 48

Hình 2.7. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dày vách giả h0 ................................... 48

Hình 2.8. Hàm số lệ thuộc của ứng suất vách trực tiếp ............................................ 49

Hình 2.9. Hàm số lệ thuộc của khả năng tiếp nhận áp lực của vách cơ bản ............ 49

Hình 2.10. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài theo phƣơng S ............................. 50

Hình 2.11. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài lò chợ L ....................................... 50

Hình 2.12. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều cao khấu ............................................ 51

Hình 2.13. Sơ đồ kết cấu các yếu tố đánh giá ........................................................... 52

Hình 2.14. Sơ đồ khối lựa chọn tổ hợp thiết bị phù hợp với điều kiện địa chất – kỹ

thuật .................................................................................................... 64

Hình 2.15. Sơ đồ thuật toán lựa chọn thiết bị phù hợp theo điều kiện địa chất – kỹ

thuật .................................................................................................... 65

Hình 2.16. Phƣơng pháp phân tích công nghệ cơ giới hóa theo chiều dày vỉa ........ 67

Hình 2.17. Quan hệ kích thƣớc phối hợp giữa các thiết bị tại lò chợ ....................... 71

Hình 2.18. Sơ đồ chuyển đổi trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất khi gặp tác

động tiêu cực .......................................................................................... 74

Hình 3.1. Sơ đồ quy trình khấu than một chiều khấu mở luồng một đầu lò chợ của

máy khấu ................................................................................................ 77

Hình 3.2. Sơ đồ quy trình khấu than hai chiều khấu tạo khám đầu lò chợ ............... 79

Hình 3.3. Hình dạng cấu trúc tổ chức sản xuất khi khấu than một chiều và hai chiều .. 88

Hình 3.4. Hình dạng cấu trúc tổ chức sản xuất khi khai thác cơ giới hóa hạ trần .... 89

Hình 3.5. Sơ đồ khối tƣơng tác trong không gian giữa các tổ hợp thiết bị cơ giới hóa. 92

Hình 3.6. Sơ đồ khối mối quan hệ logic của nội dung nghiên cứu .......................... 95

Hình 3.7. Mô hình cấu trúc hoạt động của tổ hợp thiết bị khấu – chống trong lò chợ

(máng cào phải hoạt động theo hai thiết bị trên) .................................... 96

Hình 3.8. Sơ đồ một số cấu trúc quy trình làm việc của chu kỳ khai thác điển hình .... 97

Hình 3.9. Sơ đồ mạng “điểm nút tuần hoàn” khi khấu không hạ trần ...................... 97

Hình 3.10. Cấu trúc quy trình làm việc của lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc

ngƣợc chiều khấu ................................................................................... 99

Hình 3.11. Cấu trúc quy trình làm việc của lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc từ

giữa lò chợ .............................................................................................. 99

Hình 3.12. Mô hình “điểm nút tuần hoàn” khi khấu hạ trần than nóc .................... 100

Hình 3.13. Phân bố trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất .................................. 106

Hình 3.14. Sơ đồ thuật toán cơ sở thực hiện tính thời gian hiệu quả trong khai thác .. 108

Hình 3.15. Thuật toán chi tiết tính thời gian hiệu quả của cấu trúc tổ chức sản xuất .. 109

Hình 4.1. Sơ đồ đƣờng lò khu vực lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, Công ty than Dƣơng

Huy ................................................................................................... 118

Hình 4.2. Tổ hợp thiết bị cơ giới hóa sử dụng trong lò chợ TT-11-5 ..................... 120

Hình 4.3. Biểu đồ tổ chức khai thác theo thiết kế mỏ Dƣơng Huy ........................ 120

Hình 4.4. Biểu đồ tổ chức thực tế khai thác tại mỏ Dƣơng Huy ............................ 121

Hình 4.5. Biểu đồ tổ chức theo thiết kế mỏ vỉa 11 mỏ Hà Lầm ............................. 132

Hình 4.6. Biểu đồ thực tế tổ chức sản xuất tại vỉa 11 mỏ Hà Lầm ......................... 133

Hình 4.7. Tổ hợp thiết bị cơ giới hóa sử dụng trong lò chợ 7-2.1 .......................... 134

Hình 4.8. Biểu đồ tổ chức khai thác theo thiết kế của lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm . 134

Hình 4.9. Biểu đồ tổ chức thực tế khai thác của lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm ..... 135

Hình 4.10. Biểu đồ tổ chức chu kỳ tại lò chợ cơ giới hóa 7-3.1 trong điều kiện trụ

nổi mặt gƣơng khai thác ....................................................................... 140

Hình 4.11. Hiện tƣợng sóng kênh ........................................................................... 142

Hình 4.12. Mô hình truyền sóng phản xạ trong lớp than ........................................ 142

Hình 4.13. Vị trí của đứt gãy F3 (đƣờng chấm xanh) theo số liệu địa chấn,

đƣờng màu đỏ là vị trí đứt gãy xác định theo tài liệu địa chất tại vỉa

số 8 mỏ than Vàng Danh Quảng Ninh. .............................................. 143

Hình 4.14. Hình dạng mô phỏng 3D của khối dị thƣờng đo địa chấn sóng kênh. . 144

Hình 4.15. Mô phỏng vị trí các trạm đo để phát hiện các nguy cơ tiềm ẩn khi khai

thác lò chợ cơ giới hóa ......................................................................... 144

Hình 4.16. Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các yếu tố bất lợi trong lò

chợ cơ giới hóa không hạ trần .............................................................. 146

Hình 4.17. Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các yếu tố bất lợi cho lò

chợ hạ trần ............................................................................................ 146

Hình 4.18. Mô hình dự báo sự thay đổi điều kiện địa chất cục bộ trong quá trình

khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ ................................................... 147

Hình 4.19. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trƣờng hợp trụ nổi

tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ) ......................... 148

Hình 4.20. Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trƣờng hợp trụ nổi

tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ) ......................... 148

Hình 4.21. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trƣờng hợp trụ nổi

tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ) ......................... 149

Hình 4.22. Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trƣờng hợp trụ nổi

tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ) ......................... 149

Hình 4.23. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trƣờng hợp bị lún

nền khu vực phía chân lò chợ ............................................................... 150

Hình 4.24. Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trƣờng hợp bị lún

nền khu vực phía chân lò chợ ............................................................... 151

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết

Hiện nay cùng với sự tăng trƣởng của nền kinh tế đất nƣớc trên 6%/năm, nhu

cầu về năng lƣợng rất lớn, trong đó nguồn năng lƣợng từ than đá có một tỉ trọng

không hề nhỏ chiếm tới 18,2%. Sản lƣợng than thƣơng phẩm sản xuất trong toàn

ngành đến năm 2020 dự kiến đạt từ 47 đến 50 triệu tấn; 51 đến 54 triệu tấn vào năm

2025 và 55 đến 57 triệu tấn vào năm 2030. Để đảm bảo phát triển bền vững, một

trong những yếu tố quan trọng là tăng năng suất lao động, giảm tối đa số công nhân

trực tiếp làm việc trong hầm lò. Trong bối cảnh yêu cầu về sản lƣợng khai thác than

hầm lò ngày càng nâng cao, số lƣợng công nhân khai thác hầm lò có chiều hƣớng suy

giảm do dịch chuyển sang các loại hình kinh tế khác. Vì vậy, việc đầu tƣ cơ giới hóa

(CGH) trong khai thác than là đích phải đến, là sự bảo đảm cho việc phát triển lâu dài,

mang tính chiến lƣợc của toàn ngành than. Mặc dù công tác CGH khai thác đã đạt

đƣợc một số thành tựu, nhƣng sản lƣợng than khai thác CGH hàng năm vẫn chƣa cao:

năm 2013 đạt 73,8% kế hoạch; năm 2014 đạt 51,3%; năm 2015 đạt 61,4%. Tổng số

có 11 dây chuyền CGH đã đƣợc đầu tƣ áp dụng trong Tập đoàn than khoáng sản, tuy

nhiên đến thời điểm hiện nay chỉ c n 06 dây chuyền hoạt động.

Vai trò của cấu trúc tổ chức sản xuất là điều tiết các hoạt động khai thác

nhằm đạt đƣợc hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất. Trên thế giới đã có nhiều nhà

khoa học công bố công trình đặt nền móng nghiên cứu về vấn đề cấu trúc tổ chức

sản xuất kể đến nhƣ W. Lorsch (Đại học Havard); Tu Shihao, Zhang Chiming, Liu

Changyou (Đại học Công nghệ mỏ Trung Quốc); Edyta Brzychczy (Đại học công

nghệ Czech); L. Plümer (CHLB Đức); Snopkowski (Đại học công nghệ AGH, Ba

Lan) và nhiều tác giả khác. Tuy nhiên cũng chƣa có công trình nào nghiên cứu về

cấu trúc tổ chức sản xuất cho các lò chợ CGH vùng Quảng Ninh.

Từ thực tế áp dụng công nghệ khai thác CGH tại vùng Quảng Ninh từ năm

1978 đến nay, ở trong nƣớc chủ yếu tập trung vào các nghiên cứu đánh giá về mặt

kỹ thuật, điều kiện áp dụng, nghiên cứu cho điều kiện kỹ thuật cụ thể và một phần

hiệu quả kinh tế … các nhà khoa học nhƣ Trần Văn Huỳnh, Trần Xuân Hà, Trần Văn

Thanh (Đại học Mỏ - Địa chất); Phùng Mạnh Đắc, Trƣơng Đức Dƣ, Nguyễn Anh

Tuấn ... (Viện Khoa học công nghệ Mỏ) và nhiều nhà khoa học khác nhƣ Lê Nhƣ

Hùng, Ninh Quang Thành, Đỗ Mạnh Phong... đã có những nghiên cứu nền móng

trong lĩnh vực CGH lò chợ vùng Quảng Ninh.

Khoảng 5 năm gần đây, khi ngành mỏ đã tích lũy đƣợc bề dày kinh nghiệm

sử dụng công nghệ CGH, thấy rằng những yếu tố tiềm ẩn gây gián đoạn sản xuất là

nguyên nhân chính dẫn đến hiệu quả của các lò chợ này chƣa đạt đƣợc nhƣ kỳ vọng.

Tổng kết những thuận lợi, khó khăn và chƣa thành công khi triển khai công nghệ

CGH trong điều kiện vùng mỏ Quảng Ninh đã chỉ ra khoảng trống lớn về tổ chức

sản xuất cần đƣợc nghiên cứu cụ thể.

Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu xác định cấu trúc tổ chức sản xuất hợp

lý nhằm nâng cao hiệu quả khai thác lò chợ cơ giới hóa tại một số mỏ than hầm

lò vùng Quảng Ninh” là rất cấp thiết nhằm cung cấp công cụ cho các nhà lãnh

đạo, điều hành, giám sát tổ chức sản xuất ở lò chợ CGH và đáp ứng yêu cầu về

phát triển bền vững ngành sản xuất khai thác than vùng Quảng Ninh, thiết thực

phục vụ Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển

vọng đến năm 2030.

2. Mục tiêu của đề tài

2.1. Tìm ra đƣợc phƣơng pháp xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất đáp ứng

yêu cầu nâng cao tính liên tục trong quá trình sản xuất phù hợp với điều kiện cụ thể

các lò chợ CGH vùng Quảng Ninh.

2.2. Hợp lý hóa cấu trúc tổ chức sản xuất để có đƣợc biểu đồ tổ chức chu kỳ

sát với điều kiện thực tế có hiệu quả.

3. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu: Các thành phần cơ bản trong cấu trúc tổ chức sản

xuất lò chợ CGH.

3.2. Phạm vi nghiên cứu: Lò chợ CGH đồng bộ hạ trần và không hạ trần

vùng Quảng Ninh.

4. Nội dung nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu một số mô hình tổ chức sản xuất trong nƣớc và trên thế giới

4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH theo điều kiện địa

chất mỏ, kỹ thuật công nghệ.

4.3. Nghiên cứu xây dựng mô hình không gian các công đoạn khai thác và

xác định thời gian làm việc hiệu quả của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH.

4.4. Tối ƣu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho một số lò chợ CGH vùng

Quảng Ninh.

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu vận dụng các lý thuyết về

độ tin cậy, lý thuyết chuỗi, phƣơng pháp quy nạp, phƣơng pháp diễn dịch...

- Phƣơng pháp tổng hợp số liệu thống kê thực địa: Thông qua số liệu có đƣợc

trong quá trình quan sát, thống kê trực tiếp tại các gƣơng l CGH từ đó tổng hợp số

liệu và so sánh với kết quả lý thuyết;

- Phƣơng pháp mô hình sơ đồ khối và phƣơng pháp đồ thị;

- Phƣơng pháp đánh giá tổng hợp tập mờ Fuzzy method;

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.1. Ý nghĩa khoa học

Phƣơng pháp luận khoa học, logic kết nối các công tác sản xuất rời rạc khác

nhau thành cấu trúc tổ chức sản xuất mang tính chủ động liên tục và linh hoạt phù

hợp với điều kiện thực tế khai thác lò chợ CGH vùng Quảng Ninh.

6.2. Ý nghĩa thực tế

- Xác lập nhanh biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ CGH trong điều kiện

cụ thể.

- Kết quả nghiên cứu là công cụ quản lý, giám sát tốt về không gian, thời

gian, các thành phần công tác trong quy trình sản xuất lò chợ CGH, xác định đƣợc

nguyên nhân phát sinh công thủ công, linh hoạt trong việc hoán đổi trạng thái làm

việc của lò chợ.

7. Những điểm mới của luận án

7.1. Trạng thái lò chợ dƣới tác động của các điều kiện kỹ thuật, công nghệ,

điều kiện địa chất mỏ đƣợc xác định thông qua 16 tham số thời gian. Trong đó,

cường độ khấu than và hệ số lệch chuẩn thời gian KLC là chỉ số quan trọng phản

ánh sự tƣơng thích của cấu trúc tổ chức sản xuất với sự biến động của các yếu tố địa

chất, kỹ thuật mỏ. Chỉ số cƣờng độ khấu than và hệ số lệch chuẩn cho phép điều tiết

tốc độ làm việc của các tổ hợp thiết bị trong lò chợ, cụ thể ở mỏ Hà Lầm vỉa 11 là

KLC = 0,87; vỉa 7 KLC = 0,88; lò chợ vỉa 11 mỏ Dƣơng Huy KLC = 0,78.

7.2. Xác lập mô hình chuyển đổi trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản

xuất và xác lập biểu đồ tổ chức sản xuất cho điều kiện lò chợ gặp trụ đá, điều kiện

có lún nền trong lò chợ thực tế sản xuất tại Quảng Ninh.

8. Luận điểm khoa học

- Các điều kiện tự nhiên là yếu tố khách quan không thay đổi, do đó các điều

kiện kỹ thuật, công nghệ đƣợc lựa chọn phải tƣơng thích với điều kiện địa chất mỏ.

Mức độ phức tạp của địa chất mỏ, khả năng vận hành của tổ hợp thiết bị lò chợ

quyết định diện mạo của cấu trúc tổ chức sản xuất. Khi mức độ phức tạp vƣợt qua

khả năng tự điều chỉnh của cấu trúc tổ chức, phải kích hoạt các giải pháp sửa

chữa, phục hồi để đƣa l chợ về trạng thái hoạt động bình thƣờng.

- Cƣờng độ khấu than trong lò chợ và hệ số lệch chuẩn thời gian là chỉ số

quan trọng để phản ánh sự tƣơng thích của cấu trúc tổ chức sản xuất với sự biến

động của các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ.

9. Cấu trúc của luận án

Chương 1. Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ

giới hóa đồng bộ.

Chương 2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố địa chất mỏ và kỹ thuật

công nghệ tới cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa.

Chương 3. Nghiên cứu xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ

giới hóa.

Chương 4. Tối ƣu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho một số lò chợ cơ giới

hóa vùng Quảng Ninh.

Kết luận và kiến nghị

Phụ lục: Tính toán tối ƣu một số lò chợ cơ giới hóa đồng bộ vùng Quảng Ninh.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TRÚC TỔ

CHỨC SẢN XUẤT LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ

Tổ chức sản xuất có vị trí đặc biệt quan trọng trong bất kỳ lĩnh vực sản xuất

nào, thể hiện tính hợp lý về mặt không gian - thời gian, năng lực phối hợp giữa các

công nhân trong cùng một ca sản xuất, con ngƣời với thiết bị, chỉ huy công ty, công

trƣờng với các bộ phận điều phối, giữa các khâu, các quá trình trong chuỗi các công

việc có liên quan mật thiết với nhau để tạo ra sản phẩm [11]. Công nghệ khai thác lò

chợ CGH với sản lƣợng cao, vai trò của tổ chức sản xuất là điều tiết các hoạt động

khai thác để có hiệu quả nhất [1, 15].

1.1 Tổng quan về một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa

đồng bộ

Cấu trúc tổ chức sản xuất ở lò chợ CGH bị tác động bởi điều kiện địa chất,

kỹ thuật mỏ [20]. Theo công nghệ sử dụng cho lò chợ dài, có thể đƣợc phân chia

thành 02 nhóm cơ bản: nhóm lò chợ có hạ trần thu hồi than nóc và nhóm lò chợ

khấu một lần hết chiều dày vỉa (lò chợ không hạ trần).

1.1.1 Một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trên

thế giới

1.1.1.1 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

Lò chợ CGH không thu hồi than thƣờng đƣợc áp dụng để khai thác các vỉa

than có chiều dày mỏng và dày trung bình [17, 19]. Khi vỉa rất dày thì có thể áp dụng

phƣơng pháp chia lớp, trong đó mỗi lớp khấu sẽ đƣợc coi nhƣ một vỉa có chiều dày

trung bình. Một số trƣờng hợp đặc biệt sử dụng công nghệ CGH khấu vỉa siêu cao lên

tới 7,3m nhƣ mỏ Đại Đồng, Trung Quốc.

Mô hình tổ chức sản xuất đối với các lò chợ CGH không hạ trần đƣợc chia ra

thành 02 loại: Loại 03 ca/ngày-đêm và loại 04 ca/ngày-đêm.

a) Mô hình tổ chức 04 ca/ngày-đêm

Mô hình tổ chức này đƣợc dựa trên sự phân công, bố trí lao động trong 01

ngày đêm thành 04 ca riêng biệt, thời gian mỗi ca làm việc có thể giống hoặc khác

nhau, tuy nhiên về cơ bản có thể chia thành 04 ca đều nhau với thời gian 06

tiếng/ca. Tùy thuộc vào khối lƣợng công việc của từng ca làm việc để bố trí số

lƣợng nhân công lao động tƣơng ứng. Tiêu biểu cho mô hình tổ chức này thƣờng là

sản xuất tập trung vào 03 ca đầu và ca thứ 4 dùng để kiểm tra, sửa chữa, bảo dƣỡng

thiết bị (hình 1.1).

Hình 1.1. Biểu đồ tổ chức sản xuất 04 ca/ngày-đêm

Trên hình 1.1, mô hình tổ chức sản xuất thực hiện 3 ca khấu than liên tục, ca

4 thực hiện kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị. Trình tự làm việc đƣợc thực hiện liên tục,

tuy nhiên, trên thực tế thƣờng phải mất một khoảng thời gian nhất định dành cho

công tác giao ca và di chuyển từ ngoài mặt bằng vào gƣơng. Ví dụ tại lò chợ CGH

vỉa 14 mỏ Xinzhou Yao, Trung Quốc (hình 1.2) đã cải tiến mô hình trên là ca 1

khấu 6 tiếng, ca 2 và ca 3 đƣợc thực hiện khấu liên tục, ca 4 mới tiến hành bảo

dƣỡng sửa chữa thiết bị. Nhƣ vậy, trong điều kiện thuận lợi có thể tập trung bố trí

khấu than liên tục.

Lò chợ ở vỉa 14, mỏ than Xinzhou Yao có chiều dài theo hƣớng dốc 135m,

chiều dài theo phƣơng 930m, chiều dày vỉa 2,5m. Theo biểu đồ tổ chức sản xuất sẽ

cần khoảng 54 phút để khấu hết một luồng, 35 phút để tạo khám và 15 phút sau khi

khấu để kết thúc các công tác đi kèm. Nhƣ vậy, tổng thời gian để hoàn chỉnh 01

luồng khấu mất khoảng 104 phút. Công tác khấu chống thƣờng kỳ đƣợc tiến hành

trong 03 ca đầu có thể thực hiện đƣợc 08 luồng khấu.

Hình 1.2. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại vỉa 14 mỏ Xinzhou Yao – Trung Quốc

Một trƣờng hợp khác, công tác kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị không nhất thiết

phải tiến hành vào khoảng thời gian ở ca cuối mỗi ngày, công tác này có thể linh

hoạt thực hiện vào ca 3. Sau khi đảm bảo thiết bị hoạt động tốt, ca 4 tiếp tục quá

trình khấu than nhƣ hình 1.3.

Hình 1.3. Biều đồ tổ chức sản xuất khấu 2 ca, bảo dưỡng thiết bị ca thứ 3 và tiếp tục khấu vào ca 4

Khác với mô hình tổ chức sản xuất 06 tiếng/ca đƣợc áp dụng tại các lò chợ

Trung Quốc, thời gian trƣớc đây, tại các nƣớc thuộc SNG có xu hƣớng xây dựng

mô hình tổ chức 04 ca/ngày-đêm nhƣng thời gian giữa các ca không đồng đều, cụ

thể: 03 ca đầu có thời gian 07 tiếng/ca, ca còn lại dài 03 tiếng. Thời gian bảo dƣỡng

thiết bị bắt đầu từ nửa cuối của ca 3. Mô hình tổ chức sản xuất tại lò chợ CGH dùng

tổ hợp MKM-97 (hình 1.4).

Hình 1.4. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp MKM-97

Tổ hợp MKM-97 gồm máy khấu MK-67, máng cào MK-46 kết hợp với vì

chống MK-97 sử dụng để khai thác các vỉa than mỏng có chiều dày 0,7÷1,3m, góc dốc 3÷150, lò chợ dài 160m. Công tác tổ chức sản xuất đƣợc chia thành 3 ca khấu,

mỗi ca kéo dài 7 tiếng tƣơng ứng với 2 luồng khấu/ca, năng suất lò chợ 1.000

T/ngày-đêm. Công tác kiểm tra, bảo dƣỡng các thiết bị đƣợc đƣợc thực hiện từ giữa

ca 3 khi công tác khai thác vẫn tiếp tục, ca 4 thực hiện xử lý các tồn đọng còn lại.

Tùy thuộc vào chiều dày vỉa và chiều dài lò chợ có thể dẫn đến sự thay đổi

về số lƣợng luồng khấu trong 01 chu kỳ. Đối với vỉa than có chiều dày đến 1,9m, góc dốc 150, khi sử dụng tổ hợp thiết bị KM-87 (bao gồm máy khấu 2K-52, máng

cào SPM-87D và vì chống M-87D) chiều dài lò chợ 200m, thiết kế 05 luồng khấu/

ngày-đêm. sản lƣợng 1.340 T/ngày-đêm (hình 1.5).

Hình 1.5. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp KM-87

Ở các mô hình tổ chức đã xem xét ở hình 1.4 và 1.5, công tác khấu khám

đƣợc thực hiện bằng khoan nổ mìn ở cả 2 đầu lò chợ, thời gian khoan nổ mìn để

phục vụ công tác khấu khám gần nhƣ kéo dài trong suốt ca sản xuất. Trong một số

trƣờng hợp có thể khấu khám vƣợt trƣớc ở một phía đầu lò chợ, tiến độ tối thiểu

bằng 2 lần chiều rộng luồng khấu (hình 1.6).

Hình 1.6. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 1MK

Thông thƣờng, máy khấu có thể hoạt động cả 2 chiều đi lên và đi xuống,

máng cào và vì chống cần phải di chuyển tƣơng thích với hƣớng di chuyển của máy

khấu (xem các hình từ 1.1 đến 1.6). Tuy nhiên, nếu máy khấu than đƣợc thiết kế để

khấu 01 chiều, công tác tổ chức khấu khi sử dụng tổ hợp thiết bị này chỉ đƣợc thực

hiện theo chiều từ dƣới lên trên, sau đó máy khấu di chuyển không tải xuống phía

chân lò chợ để chuẩn bị cho luồng khấu tiếp theo. Máng cào di chuyển khi máy

khấu không tải đi theo chiều xuống dƣới, khoảng cách giữa máng cào và máy khấu

phải đảm bảo các yêu cầu về mặt kỹ thuật – an toàn. Ví dụ nhƣ máy khấu KSh-1kg

và tổ hợp thiết bị 11MK (hình 1.7). Đây là điểm khác biệt chính giữa mô hình tổ

chức sản xuất khấu than 1 chiều và khấu than 2 chiều.

Hình 1.7. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 11MK Hình thức khấu than 01 chiều cũng đƣợc áp dụng thƣờng xuyên đối với các

vỉa than dốc nghiêng-đứng và dốc đứng, có thể kể đến việc sử dụng máy khấu

than ”Temp” kết hợp với vì chống KGD để khai thác các vỉa than có góc dốc trên 450. Mô hình tổ chức sản xuất khi sử dụng tổ hợp thiết bị này đƣợc thể hiện trên

hình 1.8.

Hình 1.8. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng máy khấu ”Temp” cho vỉa dốc trên 450 Theo hình 1.8, hai ca đầu thực hiện công tác khấu than, ca 3 bảo dƣỡng thiết

bị, ca 4 nghỉ ba tiếng để thực hiện các công tác khác ngoài khu vực khai thác. Mô

hình này có nhƣợc điểm là sản xuất không liên tục, lãng phí thời gian làm việc trong

gƣơng.

b) Mô hình tổ chức 03 ca/ngày-đêm

Về bản chất, công tác bố trí sản xuất giữa mô hình tổ chức 03 ca/ngày-đêm

và 04 ca/ngày-đêm không có quá nhiều sự khác biệt. Công việc khấu than tập trung

ở ca 1 và ca 2, kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị ở ca 3 (hình 1.9).

Hình 1.9. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp KM-87D

Khi vỉa dốc đứng thì cần phải áp dụng các tổ hợp thiết bị phù hợp gồm:

Khi khấu than theo phương của vỉa, có thể chọn vì chống KGĐ của SNG để xem xét. Vì chống KGĐ đƣợc dùng để khai thác các vỉa dày 0,75÷1,25m, dốc 40÷900.

Tổ KGĐ cùng làm việc với máy liên hợp “Temp”. Đoạn vì chống KGĐ (hình 1.10)

gồm có: đế, hai cột thủy lực cùng loại, xà và hộp điều khiển (hộp chia dầu).

Hình 1.10. Vì chống cơ khí hóa KGĐ

Trong ca khấu than, ở phần gƣơng dành cho máy liên hợp cần có 05 công

nhân làm việc: 02 thợ máy, 02 thợ điều khiển vì chống và 01 thợ cơ điện trực ca.

Trong khi 02 thợ máy chính và phụ tiến hành khấu than, 02 thợ điều khiển vì chống

sẽ đảm nhận việc dựng vì chống phá hỏa (hàng cột hoặc cũi gỗ) ở bên dƣới lò dọc

vỉa thông gió. Thợ cơ điện trực ca theo dõi hoạt động của tời cáp và kiểm tra các

thiết bị khác.

Khi máy khấu hết một dải, phải di chuyển hệ thống dầm tựa và ròng rọc

hƣớng cáp kéo máy, khấu trụ than còn sót lại do máy không lấy hết đƣợc và tiến

hành thả máy. Sau khi đƣa máy vào buồng khấu phía dƣới, cần dựng hàng cột gỗ sát

vào đoạn vì chống dƣới cùng. Sau đó bắt đầu di chuyển lần lƣợt từng đoạn vì

Hình 1.11. Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ dùng tổ hợp KGĐ

chống, từ dƣới lên trên (hình 1.11).

Khi khấu theo hướng dốc, có thể sử dụng tổ hợp thiết bị Asa làm ví dụ. Vì

chống ASa bao gồm giàn chống thủy lực cơ khí hóa kiểu đỡ-chắn, máy khấu và các

thiết bị phụ trợ khác (hình 1.12).

Tất cả các công tác lò chợ dùng giàn chống ASa đƣợc thực hiện bởi đội thợ

toàn năng theo ca hoặc theo ngày đêm. Trong ca khấu than có 01 công nhân điều

khiển tổ hợp (ca trƣởng) và 02 thợ phụ đi cùng, 02 công nhân chuyên dựng hàng cột

gỗ ở đầu lò chợ, 02 công nhân chuyên tháo và củng cố vì chống ở họng sáo tháo

than, 01 thợ cơ điện trực ca. Việc lắp ráp và tháo dỡ giàn chống trong khu khai thác

do một đội thợ chuyên môn gồm 15 ngƣời đảm nhận.

Hình 1.12. Tổ hợp ASa trong lò chợ cơ giới hóa

1 – thùng skíp cấp vật liệu; 2 – trạm bơm dầu; 3 – máy bào-cào; 4 – đoạn giàn chống; 5 – kích thuỷ lực lắc; 6 – kích thuỷ lực đẩy; 7 – thanh cào gắn răng cắt

Thứ tự thực hiện một chu kỳ khấu than của tổ hợp ASa đƣợc tiến hành nhƣ

sau: ở vị trí xuất phát, các đoạn giàn chống tựa lên gƣơng l , c n máy bào-cào đƣợc

nâng lên phía vách. Bằng các kích thủy lực đẩy, máy bào-cào khấu than, tạo thành

rạch sát ở vách, sâu bằng bƣớc đẩy của kích là 0,7m. Sau đó, bằng các kích thủy lực

lắc máy bào-cào đƣợc đƣa dần về phía trụ, khấu cả phần than còn lại. Việc cuối

cùng của chu kỳ là hạ giàn.

Trƣớc khi hạ giàn, máy bào-cào đƣợc nâng lên mức cao nhất sát về vách và

các kích thủy lực đẩy co lại hoàn toàn. Sau đó, dỡ tải từ từ cho các cột thủy lực của

các đoạn giàn. Giàn chống sẽ di chuyển xuống dƣới cho đến khi tựa vào gƣơng

than. Sau đó, các đoạn giàn đƣợc chất tải trở lại nhờ áp suất của hệ thống thủy lực

16÷18 MPa. Trong khi hạ giàn, các công nhân làm việc ở họng sáo đầu lò chợ phải

tạm lánh lên lò dọc vỉa thông gió hoặc nấp vào dƣới giàn chống.

Sau khi hạ giàn xong, các công nhân điều khiển tổ hợp phải kiểm tra kỹ

lƣỡng trạng thái gƣơng l và các thiết bị, cũng nhƣ trạng thái của vách và trụ. Đến

đây có thể bắt đầu một chu kỳ khấu than tiếp theo.

Biểu đồ tổ chức công tác lò chợ đƣợc trình bày trên hình 1.13.

Hình 1.13. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp Asa

Để khai thác các vỉa than dày, dốc thoải, có thể sử dụng tổ hợp thiết bị với

vì chống cơ khí hóa KTU của SNG. Phƣơng pháp khai thác ở đây đƣợc chia làm 02

giai đoạn: khấu sát vách và khấu lớp trụ thu hồi than lớp giữa.

Công nghệ khấu than ở lớp sát vách cơ bản giống với công nghệ khấu than ở

các vỉa mỏng và dày trung bình. Sự khác biệt là có thêm việc lát giàn dẻo trên nền

lò chợ trƣớc khi phá hỏa đá vách.

Trong lò chợ lớp sát vách, do các quá trình công nghệ phức tạp và nặng

nhọc, cho nên tiến độ của gƣơng thƣờng không vƣợt quá 1÷1,5m. Biểu đồ tổ chức

công tác ở lớp lắp ráp đƣợc thể hiện trên hình 1.14.

Hình 1.14. Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ cơ giới hóa sử dụng tổ hợp KTU

Phối hợp với vì chống KTU là loại vì chống AMS dùng cho lớp đầu. Tổ hợp

này bao gồm: vì chống cơ khí hóa kiểu đỡ-chắn, máy liên hợp khấu than, máng cào

lò chợ, máy đan giàn dẻo và các loại thiết bị khác.

Sử dụng vì chống AMS khấu than theo chiều dốc xuống của vỉa, khấu một

cột than rộng 37m. Trong quá trình di chuyển, phải lát trên nền của lớp một giàn

dẻo, ngăn cách khối than còn lại của vỉa với đá phá hỏa (hình 1.15).

Hình 1.15. Sơ đồ công nghệ khấu vỉa dày, dốc thoải sử dụng vì chống KTU-AMS

Khi điều kiện khai thác thuận lợi, có thể linh hoạt gia tăng thời gian khấu

than và bố trí thời gian bảo dƣỡng hợp lý.

Hình 1.16. Biểu đồ tổ chức sản xuất theo ca 8 tiếng

Trên hình 1.16 đƣợc thiết kế 3 ca khấu 7 luồng, bảo dƣỡng 6 tiếng. Công tác

kiểm tra, bão dƣỡng thiết bị cũng không nhất thiết phải bố trí ở ca 3. Ở trên hình

1.17 thể hiện mô hình tổ chức sản xuất ở một lò chợ CGH có chiều dài 80m, khấu

than ca 1, bảo dƣỡng thiết bị ở ca 2 rồi khấu chống tiếp ở ca 3.

Hình 1.17. Biểu đồ tổ chức sản xuất theo ca 8 tiếng, bảo dưỡng thiết bị ở ca 2

Từ hình 1.16 và 1.17 thấy rằng hiệu quả của mô hình 1.16 cao hơn mô hình

1.17. Tuy nhiên đ i hỏi ngƣời thợ cơ điện phải có tay nghề cao mới có đƣợc hiệu

quả nhƣ kỳ vọng, nếu không thì sẽ phản tác dụng.

Mô hình tổ chức sản xuất 1 ca 1 chu kỳ, thực hiện khấu và bảo dƣỡng ngay

trong ca (hình 1.18).

Hình 1.18. Biểu đồ tổ chức sản xuất khấu 3 ca, thời gian bảo dưỡng cuối mỗi ca

1.1.1.2 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần

Sự khác biệt giữa hai loại hình công nghệ CGH hạ trần và không hạ trần là

nằm ở công tác thu hồi phần than trên nóc mà máy khấu không thể khấu hết [35].

Công tác thu hồi chiếm tỉ trọng thời gian tƣơng đối lớn trong tổng thể chu kì sản

xuất. Thời gian thu hồi phụ thuộc vào cách thức tổ chức thu hồi.

Hiện nay, đối với các vỉa than dày, dốc thoải thƣờng có xu hƣớng sử dụng

phƣơng pháp khai thác lớp trụ, hạ trần thu hồi than phía trên. Phƣơng pháp này phát

triển mạnh mẽ và rất thành công ở Trung Quốc [60].

Tùy thuộc vào điều kiện địa chất khác nhau, hiệu quả của công tác hạ trần

thu hồi than cũng khác nhau. Sản lƣợng thu hồi than phụ thuộc nhiều vào chiều dày

lớp than hạ trần, cách thức thu hồi và bƣớc thu hồi. Bƣớc thu hồi có thể đƣợc lấy

bằng bƣớc khấu (hình 1.19) hoặc 02 lần bƣớc khấu (hình 1.20).

Hình 1.19. Biểu đồ tổ chức sản xuất áp dụng 4 ca 6 tiếng khấu 1 luồng, 1 luồng

hạ trần

Hình 1.20. Biểu đồ tổ chức sản xuất áp dụng 4 ca 6 tiếng khấu 1 luồng, 1 luồng hạ trần

Trong trƣờng hợp thu hồi than sau mỗi 02 luồng khấu, công việc tổ chức thu

hồi sẽ đơn giản hơn so với việc khai thác 1 luồng, thu hồi 1 luồng. Tuy nhiên, cách

thu hồi này sẽ cho lƣợng than tức thời lớn hơn, dễ gây tắc nghẽn hoặc mất than do

đá vách sập đổ sớm. Chính vì thế, cần phải tính toán chính xác khối lƣợng than hạ

trần để xây dựng biểu đồ tổ chức sản xuất hợp lý, tránh hiện tƣợng gây ách tắc sản

xuất và thời gian thu hồi than quá lớn, ảnh hƣởng tới các công đoạn sản xuất khác

a) Mô hình tổ chức sản xuất 04 ca/ngày-đêm

Trên hình 1.21 là biểu đồ tổ chức sản xuất tại một lò chợ 8014, cánh Nam

mỏ Hulugou, Trung Quốc sử dụng công nghệ khấu than hạ trần với tỷ lệ 01 luồng

khấu : 01 luồng hạ trần. Chiều dài lò chợ là 200m đƣợc chia thành 04 ca (kíp) sản

xuất trong 01 ngày đêm bao gồm 03 kíp khấu + hạ trần và 01 kíp bảo dƣỡng, tiến độ

khấu là 06 luồng/ngày-đêm.

Hình 1.21. Biểu đồ tổ chức chu kì lò chợ 8104 cánh Nam mỏ HuLuGou –

Trung Quốc

Ở các nƣớc thuộc Liên Xô (cũ) trƣớc đây cũng đƣợc thực hiện theo 04

ca/ngày-đêm, thời gian các ca đƣợc phân chia tƣơng tự nhƣ đối với loại hình không

hạ trần. Trên hình 1.15 thể hiện phƣơng án khai thác vỉa than dày chia thành lò chợ

lớp vách và lò chợ lớp trụ hạ trần lớp giữa. Lớp vách khấu không hạ trần sử dụng tổ

hợp thiết bị AMS, lớp trụ khấu hạ trần sử dụng tổ hợp thiết bị KTU-3M (hình 1.22).

Tổ hợp thiết bị sử dụng bao gồm máy khấu 2K-52C, máng cào SKT-64 và vì

chống KTU-3m. Công tác tổ chức sản xuất đƣợc bố trí khấu trong 2 ca đầu, hạ trần

thu hồi than ở ca thứ 3. Tuy nhiên, công tác thu hồi than ở đây đƣợc hỗ trợ bằng

công tác khoan nổ mìn hạ trần ở cuối ca thứ 2. Công tác bảo dƣỡng thiết bị cũng

đƣợc tiến hành từ giữa ca thứ 3 và kéo dài đến hết ca 4.

Hình 1.22. Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần sử dụng vì

chống KTU

b) Mô hình tổ chức sản xuất 03 ca/ngày-đêm

Cũng sử dụng vì chống KTU, mô hình tổ chức sản xuất khi bố trí theo hình

thức 03 ca/ngày-đêm đƣợc thể hiện trên hình 1.23. Trong trƣờng hợp này, công tác

khấu than tập trung ở ca 1, ca 2 thực hiện công tác khoan nổ mìn hạ trần thu hồi

than, ca còn lại sử dụng để kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị.

Hình 1.23. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng vì chống cơ khí KTU-3M dưới giàn dẻo

Hình 1.24. Biểu đồ tổ chức chu kì lò chợ 8402 mỏ than XiShui – Trung Quốc

Sự khác biệt lớn giữa mô hình tổ chức sản xuất của các lò chợ ở Trung

Quốc đối với các lò chợ ở các nƣớc SNG (Liên Xô cũ) nằm ở thời gian tiến hành

quá trình thu hồi than hạ trần. Đối với các lò chợ ở các nƣớc SNG trƣớc đây, công

tác thu hồi than hạ trần đƣợc tiến hành sau khi công tác khấu luồng hoàn chỉnh,

tức là công tác thu hồi tách biệt hoàn toàn với công tác khấu (hình 1.23). Còn ở

các lò chợ CGH hạ trần của Trung Quốc, công tác thu hồi đƣợc thiết kế liền sau

công tác khấu luồng, tức là tại cùng một thời điểm, việc khấu than bằng máy khấu

và thu hồi than đƣợc thực hiện đồng thời ở các vị trí cách nhau một khoảng cách

an toàn (hình 1.24).

Cách bố trí 02 ca sản xuất + 01 ca bảo dƣỡng cũng là cách bố trí điển hình

đối với các lò chợ CGH loại này nói chung. Tùy thuộc vào điều kiện thực tế sản

xuất, có thể bố trí khối lƣợng và thời gian thực hiện các công việc trong một chu kỳ

lò chợ.

Hình 1.25. Biểu đồ đồ tổ chức sản xuất áp dụng tại lò chợ 8104 cánh Nam mỏ

HuLuGou – Trung Quốc

Theo hình 1.25 biểu đồ tổ chức lò chợ 8104 cho thấy thời gian các ca không

đồng đều. Ca 1 thực hiện khấu than 8 tiếng, ca 2 bảo thực hiện bảo dƣỡng 6 tiếng,

ca 3 thực hiện khấu than liên tục 10 tiếng.

1.1.1.3 Nhận xét

1. Công tác tổ chức sản xuất ở các lò chợ CGH trên thế giới có thể chia

thành 02 mô hình tổ chức: 03 ca/ngày-đêm và 04 ca/ngày-đêm. Trong trƣờng hợp

thuận lợi có thể tiến hành khấu nhiều ca liên tục hoặc khấu nhiều giờ liên tục. Các

ca sản xuất có thể bố trí đều hoặc không đều nhau, tùy thuộc vào thời gian bảo

dƣỡng thiết bị. Điều này sẽ tăng tính linh hoạt và nâng cao hiệu quả cho mô hình

tổ chức sản xuất.

2. Sự khác biệt về thời gian tổ chức chu kỳ hay bố trí nhân lực sản xuất giữa

các lò chợ CGH chủ yếu ở công tác khấu khám và thu hồi than hạ trần. Tùy vào

điều kiện khai thác cụ thể mà điều tiết thời gian các công đoạn khác nhau.

1.1.2 Một số mô hình tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trong nước

Để đảm bảo an ninh năng lƣợng cũng nhƣ yêu cầu gia tăng sản lƣợng, Tập

đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đã áp dụng thử nghiệm và từng

bƣớc triển khai áp dụng công nghệ CGH vào sản xuất. Mặc dù công nghệ CGH khai

thác than đã đƣợc bắt đầu áp dụng từ những năm 1978 nhƣng quá trình không diễn

ra liên tục. So với các nƣớc có ngành công nghiệp sản xuất than tiên tiến khác, nƣớc

ta vẫn đi chậm hơn, chủ yếu là kế thừa có điều chỉnh để phù hợp với thực tế sản

xuất vùng Quảng Ninh [7-9, 21, 22].

1.1.2.1 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

Để khai thác vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc thoải và nghiêng, tại

mỏ Ngã Hai, Công ty than Quang Hanh đã áp dụng CGH trong khai thác lò chợ với

vì chống kiểu đỡ chắn ZQY3600/12/28 kết hợp với máy khấu than MG132/320-W

(hình 1.26) [10].

Khu vực lò chợ áp dụng có chiều dày vỉa trung bình 2,4m, góc dốc trung bình 180 với chiều dài lò chợ trung bình là 78m. Công suất thiết kế của lò chợ là

180.000 T/năm. Công tác tổ chức sản xuất ở lò chợ đƣợc bố trí nhƣ sau (hình 1.27):

Lò chợ tiến hành khai thác với chu kỳ khấu than 02 luồng/01 chu kỳ/01 ca. Mỗi chu

kỳ đƣợc bắt đầu với công tác khấu khám phía chân lò chợ, chiều dài khám 35m.

Tổng số lƣợng lao động trong 01 ca (01 chu kỳ) là 22 ngƣời, trong đó số lao động

trực tiếp liên quan đến công tác điều khiển máy khấu và di chuyển vì chống lò chợ

là 06 ngƣời.

a) b)

Hình 1.26. Tổ hợp thiết bị CGH áp dụng tại mỏ Ngã Hai, Công ty than Quang Hanh a - Dàn tự hành ZQY3600/12/28; b - máy khấu MG132/320-W

Hình 1.27. Biểu đồ tổ chức chu kỳ và bố trí nhân lực tại mỏ Ngã Hai - Công ty than

Quang Hanh

Với biểu đồ tổ chức sản xuất nhƣ trên mỏ Ngã Hai thực hiện 3 ca 3 chu kỳ,

khối lƣợng công việc các chu kỳ thực hiện nhƣ nhau. Tuy nhiên, trong thực tế sản

xuất xảy ra hiện tƣợng lƣợng lao động trực tiếp của các ca sản xuất không đồng đều,

đặc biệt ca 3 thƣờng có sự sụt giảm đáng kể đối với ca 1 và ca 2.

Đối với lò chợ CGH của Công ty than Dƣơng Huy, đƣợc thiết kế cho vỉa than có chiều dày trung bình 3,4m, góc dốc < 350, chiều dài của lò chợ 150m, công

suất thiết kế 600.000 T/năm. Tổ chức sản xuất cho lò chợ này thiết kế làm việc 3

ca/ngày-đêm, ca 1, ca 2 và nửa đầu ca 3 thực hiện công tác khấu than, bảo dƣỡng

vào nửa cuối ca 3 (hình 1.28).

Hình 1.28. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Dương Huy

Đối với vỉa than dốc nghiêng-đứng và dốc đứng, sử dụng tổ hợp 2ANSH tại

khu mỏ Tràng Khê, Công ty than Hồng Thái vào năm 2008. Khu vực áp dụng là vỉa than có chiều dày trung bình 1,8m với góc dốc trung bình lên đến 500. Chiều dài

gƣơng l chợ của 01 cột khấu là 60m, theo hƣớng dốc là 190m. Công suất thiết kế

của lò chợ đạt 250.000 T/năm. Công tác tổ chức sản xuất đƣợc sắp xếp 01 chu

kỳ/01 ngày-đêm (hình 1.29), ca I và ca II khấu than, còn ca III bảo dƣỡng thiết bị và

xếp cũi lợn tăng cƣờng ở lò chuẩn bị.

Hình 1.29. Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa khu Tràng Khê – Công ty than Hồng Thái

Công tác khấu, di chuyển dàn chống trong mỗi ca đƣợc đảm nhiệm bởi 02

công nhân (hình 1.30). Ngoài ra, trong gƣơng l chợ c n có 2 công nhân thƣờng

trực làm nhiệm vụ sửa gƣơng l chợ. Nhƣ vậy, lao động trực tiếp trong lò chợ chỉ là

4 ngƣời trong tổng số 14 lao động đƣợc sắp xếp mỗi ca.

Hình 1.30. Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác tại lò chợ cơ giới hóa khu Tràng Khê –

Công ty than Hồng Thái

1.1.2.2 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần

Nhƣ đã nói ở trên (mục 1.1.2), đối với các vỉa than dày xu hƣớng chung của

các nƣớc có nền công nghiệp sản xuất than tiên tiến là khấu lớp trụ hạ trần than nóc

[16, 23]. Phƣơng pháp này cho phép giảm khối lƣợng đào l chuẩn bị. Tại vùng

than Quảng Ninh, phƣơng pháp này khá phổ biến, đối với lò chợ CGH hạ trần than

nóc có thể dùng 1 máng cào hoặc 2 máng cào. Nếu sử dụng 2 máng cào thì máng

cào trƣớc có nhiệm vụ dẫn hƣớng và vận chuyển than do máy khấu khấu ra, máng

cào sau thực hiện vận chuyển than hạ trần.

Tổ hợp thiết bị chỉ có 01 máng cào vừa phục vụ công tác khấu than, vừa

phục vụ công tác thu hồi than đã đƣợc áp dụng tại Công ty than Nam Mẫu và Công

ty than Vàng Danh [6]. Đối với Công ty than Nam Mẫu, tại đây sử dụng dàn tự

hành VINAALTA 2.0/3.15 và máy khấu than MB 12-2 V2P/R-450E (hình 1.31) để

khai thác lò chợ có chiều dài trung bình 102m trong khu vực vỉa có chiều dày 6,7m và góc dốc trung bình 160. Công suất lò chợ theo thiết kế đạt 600.000 T/năm.

Hình 1.31. Tổ hợp thiết bị sử dụng tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Nam Mẫu

Công tác tổ chức sản xuất đƣợc bố trí 02 luồng khấu/ 01 chu kỳ/ 02 ca (hình

1.32). Nhƣ vậy, trong 01 ngày-đêm sẽ tiến hành đƣợc 03 luồng khấu. Trong mỗi

chu kỳ, công tác thu hồi than hạ trần chiếm khoảng thời gian tƣơng đối lớn do than

thu hồi phải tháo qua cửa tháo than lƣng vì chống xuống máng cào phía trƣớc

gƣơng. Điều này gây khó khăn cho công tác tổ chức sản xuất và không thật sự mang

lại hiệu quả cao. Tổng lao động bố trí mỗi ca là 37 ngƣời (hình 1.33), trong đó tập

trung chủ yếu vào công tác thu hồi than, đẩy máng cào và di chuyển vì chống.

Hình 1.32. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Nam Mẫu

Hình 1.33. Biểu đồ bố trí nhân lực tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Nam Mẫu

Đối với lò chợ CGH I-8-1 của Công ty than Vàng Danh, giàn chống đƣợc sử

dụng là ZF4400/17/28 và ZFG4800/20/32, máy khấu MG170/410-WD. Vỉa than có chiều dày trung bình 5,54m và góc dốc trung bình 110, trong đó chiều cao khấu là

2,5m, chiều dày lớp than hạ trần 3,04m. Lò chợ có chiều dài 93m, công suất thiết kế

380.000 T/năm đƣợc. Tổ chức sản xuất thực hiện trong 3 ca, trong đó ca 1 thực hiện

2 luồng khấu, ca 2 và ca 3 thực hiện 1 luồng khấu + thu hồi. Nhân lực bố trí các ca

là 30 ngƣời/ca (hình 1.34 và 1.35).

Hình 1.34. Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò chợ I-8-1, Công ty than Vàng Danh

Hình 1.35. Biểu đồ bố trí nhân lực sản xuất lò chợ I-8-1, Công ty than Vàng Danh Tại mỏ Khe Chàm, vỉa dày trung bình 5,0 ÷ 6,5m, góc dốc trung bình 200,

áp dụng lò chợ CGH với công nghệ hạ trần, vận chuyển than thu hồi bằng máng

cào sau. Lò chợ đƣợc thiết kế có chiều dài 150m đạt công suất 600.000 ÷ 800.000

T/năm.

Trong một ngày đêm, bố trí khấu 05 luồng tƣơng ứng với 05 luồng thu hồi,

ca 1 và ca 2 với 02 luồng/ca, ca 3 khấu 01 luồng, thời gian còn lại để kiểm tra, bảo

dƣỡng và sửa chữa thiết bị (hình 1.36).

Hình 1.36. Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Khe Chàm Mỗi ca sản xuất cần 37 lao động, tổng số nhân công lao động trong 01 ngày/

đêm cần thiết là 111 ngƣời (hình 1.37). Mặc dù ca 3 chỉ khấu 1 luồng nhƣng do cần

nhân lực để phục vụ bảo dƣỡng thiết bị, chuẩn bị công tác lò chợ tiếp theo nên số

lƣợng lao động vẫn là 37 ngƣời.

Hình 1.37. Biểu đồ bố trí nhân lực lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than Khe Chàm

Tại Công ty than Hà Lầm [4, 5]. Hiện nay, ở Hà Lầm đang áp dụng 02 dây

chuyền lò chợ CGH khác nhau để khai thác vỉa 7 và vỉa 11. Công nghệ áp dụng ở cả

02 lò chợ này đều là thu hồi than nóc có sử dụng máng cào sau. Công suất thiết kế

cho lò chợ vỉa 11 là 600.000 T/năm và cho lò chợ vỉa 7 là 1.200.000 T/năm.

Hiện tại lò chợ 7-3.1 của Công ty than Hà Lầm đang là l chợ có công suất thiết kế cao nhất tập đoàn. Chiều dày trung bình vỉa là 22,3m, góc dốc từ 10÷250,

chiều dài lò chợ 154m áp dụng công nghệ khấu lớp trụ 3m và hạ trần thu hồi than

toàn bộ phần than phía trên. Tổ hợp thiết bị sử dụng trong lò chợ này bao gồm:

- Dàn chống trung gian mã hiệu ZF8400/20/32 có kết cấu thu hồi than nóc,

chiều cao chống 2,0÷3,2m, trọng lƣợng 24,5 tấn, lực chống 8.400KN;

- Dàn chống quá độ mã hiệu ZFG9600/23/37 có kết cấu thu hồi than nóc,

chiều cao chống 2,3÷3,7m, trọng lƣợng 32 tấn, lực chống 9.600KN;

- Máy khấu mã hiệu MG300/730-WD1 có năng suất 1.600 tấn/h;

- Máng cáo trƣớc SGZ 764/400 có năng suất 800 tấn/h;

- Máng cào sau SGZ 800/630 có năng suất 1.200 tấn/h.

Theo thiết kế của đơn vị tƣ vấn – Viện thiết kế mỏ Nam Kinh, công tác tổ

chức trong lò chợ đƣợc bố trí 03 ca/chu kỳ. Trong đó, ca 1 thực hiện công tác khấu

gƣơng bằng máy khấu với tiến độ 02 luồng, ca 2 thực hiện thu hồi than hạ trần, ca 3

thực hiện công tác kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị (hình 1.38).

Hình 1.38. Biểu đồ tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa 7-3.1, Công ty than Hà Lầm Tuy nhiên, để phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất, Công ty than Hà Lầm

đã xây dựng biểu đồ tổ chức sản xuất có sự điều chỉnh đáng kể so với thiết kế ban

đầu (hình 1.39) [13].

Hình 1.39. Biểu đồ tổ chức sản xuất thực tế tại lò chợ cơ giới hóa 7-3.1, Công ty

than Hà Lầm

Từ hình 1.39 cho thấy, công tác tổ chức sản xuất thực tế có sự khác biệt so

với thiết kế ban đầu. Ca 1 và ca 2 thực hiện công tác khấu khám và khấu nửa chiều

dài lò chợ, ca 3 thực hiện khấu phần thân lò chợ. Công tác thu hồi than hạ trần

đƣợc thực hiện cùng với các công tác khai thác than. Công tác kiểm tra, sửa chữa,

bảo dƣỡng thiết bị đƣợc đƣa lên đầu mỗi ca sản xuất, mỗi ca bố trí 30 công nhân

(hình 1.40).

Hình 1.40. Biểu đồ bố trí nhân lực thực tế lò chợ cơ giới hóa 7-3.1, Công ty than Hà Lầm

1.1.2.3 Nhận xét

1. Tổ chức sản xuất trên thế giới có hai hình thức thực hiện là 3 ca và 4 ca

(kíp) sản xuất trong một ngày đêm. Trong một số thời điểm thuận lợi có thể khấu

liên tục các ca và thời gian bảo dƣỡng bắt buộc chuyển về ca sau cùng, hoặc chuyển

thể từ 3 ca khấu chuyển thành 4 ca khấu liên tục.

2. Cấu trúc tổ chức sản xuất tại các lò chợ CGH ở Việt Nam kế thừa trên cơ

sở các cấu trúc tổ chức sản xuất đã có trên thế giới xét theo các điều kiện tƣơng

đồng về mặt địa chất – kỹ thuật. Mô hình tổ chức sản xuất thực tế ở các lò chợ CGH

tại Việt Nam đƣợc bố trí theo mô hình tổ chức chung của ngành than Việt Nam là 3

ca/ngày-đêm. Sự chuyển thể từ 3 ca/ngày-đêm sang 4 ca/ngày-đêm không xảy ra.

1.2 Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa

Nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất là nghiên cứu về các yếu tố cấu

thành lên công tác tổ chức sản xuất của lò chợ CGH. Các nghiên cứu về cấu trúc tổ

chức sản xuất đã đƣợc thực hiện bởi các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc với mục

đích nhằm xây dựng đƣợc cấu trúc tổ chức sản xuất hợp lý, cải thiện hiệu quả và

năng suất làm việc của tất cả các công đoạn trong quy trình sản xuất lò chợ CGH.

1.2.1 Các nghiên cứu trong nước

Đã có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực lò chợ CGH, tuy nhiên những công

trình nghiên cứu này chủ yếu đề cập đến vấn đề khả năng áp dụng công nghệ trong

điều kiện mỏ Việt Nam. Trong đó, một phần nhỏ cũng đã xây dựng đƣợc phƣơng

pháp xác lập tổ chức sản xuất. Từ kết quả thử nghiệm áp dụng công nghệ khai thác

bán CGH ở các mỏ Khe Chàm (2002), mỏ Dƣơng Huy (2006, 2007) đều tổ chức

sản xuất theo sơ đồ 3 ca, mỗi ca 8 giờ trong đó có hai ca khấu và một ca bảo dƣỡng.

Năm 2006, các nhà khoa học của Tập đoàn TKV đã thực hiện đề tài “Nghiên

cứu lựa chọn công nghệ CGH khai thác và thiết kế, chế tạo loại giàn chống tự hành

phù hợp áp dụng cho điều kiện địa chất các vỉa dày độ dốc đến 35º tại vùng Quảng

Ninh” [14] thuộc Chƣơng trình trọng điểm cấp Nhà nƣớc giai đoạn 2006÷2010

“Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất các sản

phẩm xuất khẩu chủ lực” [12]. Từ kết quả nghiên cứu trên, năm 2008 đến hết năm

2013 triển khai tại mỏ Vàng Danh và năm 2010 triển khai tại mỏ Nam Mẫu.

Trong quá trình áp dụng CGH, vẫn còn một số tồn tại vƣớng mắc dẫn đến

chƣa đạt đƣợc sản lƣợng theo thiết kế. Tại Than Vàng Danh và Than Nam Mẫu,

thời gian khai thác chiếm chƣa đầy một nửa quỹ thời gian sản xuất, còn lại là các sự

cố gây ách tắc sản xuất. Đánh giá kết quả đạt đƣợc của cả hai dây chuyền công nghệ

CGH tại Vàng Danh và Nam Mẫu đều chƣa đạt đƣợc các mục tiêu nhƣ kỳ vọng ban

đầu theo thiết kế.

Những khó khăn gặp phải khi triển khai áp dụng công nghệ CGH vùng Quảng

Ninh đã cho thấy việc xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất của lò chợ trong quá trình

nghiên cứu, thiết kế đã không lƣờng trƣớc hết các vấn đề tiềm ẩn có thể phát sinh trong

sản xuất mà đây chính là một trong những yếu tố gây gián đoạn, ngừng trên sản xuất.

Hiệu quả đạt đƣợc khi áp dụng công nghệ CGH chƣa nhƣ mong muốn do tính liên tục

của dây chuyền sản xuất chƣa đƣợc phát huy khai thác triệt để.

Ở Việt Nam, hiện tại các tổ chức, doanh nghiệp đang sử dụng hai phƣơng

pháp tính xuôi và tính ngƣợc để mô tả một chu kỳ sản xuất trong lò chợ và số lƣợng

nhân lực cần thiết phục vụ cho khu vực đó. Nội dung hai phƣơng pháp nhƣ sau:

- Phương pháp tính xuôi;

N = A/M (1-1)

Trong đó: N – Tổng số nhân lực cần thiết;

M – Tổng khối lƣợng công việc;

A – Công suất yêu cầu.

Nội dung phƣơng pháp này tính toán số lƣợng nhân lực cần thiết để thực hiện

tổng hợp các công việc nhằm đảm bảo công suất yêu cầu.

Ƣu điểm của phƣơng pháp này là có thể xác định đƣợc tổng khối lƣợng

sản phẩm kỳ vọng sẽ sản xuất ra.

Nhƣợc điểm chính của phƣơng pháp này là không tính đến các phát sinh có

trong sản xuất (các phát sinh nhƣ đá kẹp cục bộ, máy hỏng đột xuất, cung ứng vật

liệu không kịp thời...). Từng công việc cụ thể không thể kiểm soát một cách rõ ràng,

dẫn đến việc kết quả thực tế sản xuất thƣờng thiếu chính xác.

- Phương pháp tính ngược:

(1-2) Ni = Ki/Mi

Trong đó: Ni – Số nhân lực cần thiết cho công việc thứ i;

Ki – Khối lƣợng công việc thứ i;

Mi – Định mức công việc thứ i.

Nội dung của phƣơng pháp này là dựa vào khối lƣợng công việc và định mức

làm việc tƣơng ứng để tính toán số nhân lực cần thiết.

Ƣu điểm của cách tính này là khá sát với những ngƣời sản xuất trực tiếp dƣới

công trƣờng trong từng công việc cụ thể.

Nhƣợc điểm là khi cộng tổng số nhân lực cần thiết thì lại quá nhiều. Ngoài

ra, phƣơng pháp này chƣa tính đến yếu tố phối hợp giữa các khâu sản xuất của đội

thợ toàn năng.

Kết quả tính toán của hai phƣơng pháp kết hợp với ý tƣởng của ngƣời thiết

kế sẽ xây dựng lên đƣợc đồ tổ chức chu kỳ sản xuất và biểu đồ bố trí nhân lực cho

lò chợ CGH.

Các nhà khoa học đã đặt nền móng cho các nghiên cứu về tổ chức sản xuất

có thể kể đến nhƣ Trần Văn Huỳnh, Trần Xuân Hà, Trần Văn Thanh, Vũ Đình Tiến,

Đặng Văn Cƣơng... (Đại học Mỏ - Địa chất); Ninh Quang Thành, Phùng Mạnh Đắc,

Trƣơng Đức Dƣ, Nguyễn Anh Tuấn ... (Viện Khoa học công nghệ mỏ) và nhiều nhà

khoa học khác nhƣ Lê Nhƣ Hùng, Ninh Quang Thành, Đỗ Mạnh Phong ...

Tóm lại: Có thể thấy rằng các công trình và phƣơng pháp xây dựng cấu trúc tổ

chức sản xuất về cơ bản đều tập trung vào khu vực trong lò chợ với mục đích nâng

cao mức độ an toàn, sản lƣợng giảm nhân lực... Tuy nhiên, các nghiên cứu chƣa xem

xét đến các yếu tố tiềm ẩn gây gián đoạn hoặc ách tắc sản xuất do các yếu tố bên

ngoài lò chợ gây ra nhƣ điều kiện tự nhiên, năng lực vận tải than, cung ứng vật tƣ,

nguyên nhiên vật liệu, động lực... Các yếu tố tiềm ẩn tác động tiêu cực sẽ làm phát

sinh công thủ công, do đó trong cơ cấu trả lƣơng vẫn phải trích một phần đƣa vào chi

phí dự phòng.

1.2.2 Các nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có hai phƣơng pháp phổ biến rộng rãi nhất nhằm

đánh giá khả năng áp dụng sơ đồ công nghệ CGH khai thác than trong các mỏ

hầm lò.

Phương pháp thứ nhất - Phương pháp cho điểm: đƣợc sử dụng rộng rãi tại

các nƣớc tƣ bản phát triển và một số nƣớc khác. Nội dung của phƣơng pháp là đánh

giá tổng hợp các điều kiện đƣợc lƣợng hoá bằng thang điểm. Căn cứ trên cơ sở tổng

số điểm cao hay thấp để đánh giá khả năng ứng dụng sơ đồ CGH nhiều hay ít của

mỗi khoáng sàng than cụ thể.

Ƣu điểm của phƣơng pháp này là đề cập một cách tổng thể các quá trình khai

thác than theo mức độ ảnh hƣởng của từng khâu sản xuất, đƣa ra giá trị thang điểm

tƣơng ứng với mỗi công việc phải thực hiện. Phƣơng pháp này phù hợp với những

đánh giá vĩ mô của toàn dự án. Nội dung của phƣơng pháp này bao gồm:

- Phân tích các yếu tố về kinh tế, xã hội, môi trƣờng, sinh thái của cả vùng bị

ảnh hƣởng do quá trình khai thác khoáng sàng than cụ thể nào đó nằm trong khu vực.

- Dự báo thị trƣờng tiêu thụ than, phân tích giá cả, dự trù số lƣợng than cần

thiết theo từng thời gian.

- Phân tích điều kiện địa chất, tính chất cơ lý đất đá, than v.v.

- Đề cập tới công tác xây dựng cơ sở hạ tầng nhƣ tuyến vận tải than, kho bãi

chứa than, bến cảng rót than, hệ thống cung cấp nƣớc, hệ thống thông gió, nhà

xƣởng sửa chữa... trong cả vùng ảnh hƣởng.

- Dự báo kế hoạch đào tạo đội ngũ cán bộ và công nhân tham gia trực tiếp và

gián tiếp vào công nghệ.

Để đáp ứng đƣợc yêu cầu nói trên của phƣơng pháp này thì số liệu đầu vào

phải đa dạng và bảo đảm độ chính xác cao nhƣ dùng kỹ thuật phân tích ảnh viễn

thám, số liệu thống kê địa chất theo thời gian, số liệu cập nhật thống kê các thông

tin kỹ thuật... Số lƣợng mẫu phân tích phải đầy đủ về định tính và định lƣợng, phân

tích xử lý bằng máy móc hiện đại.

Phương pháp thứ hai - Phương pháp đánh giá tổng hợp trữ lượng than và

đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ: Đƣợc sử dụng phổ biến tại

các nƣớc thuộc Liên Xô (cũ) và tại Việt Nam. Cơ sở để xây dựng phƣơng pháp

đƣợc dựa theo phạm vi áp dụng của mỗi sơ đồ công nghệ CGH khai thác than trong

từng điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Thu thập tổng hợp đƣợc điều kiện địa chất -

kỹ thuật mỏ càng chi tiết cụ thể thì việc lựa chọn đƣợc sơ đồ công nghệ CGH càng

hợp lý và đạt đƣợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao.

Nội dung của phƣơng pháp này là phân tích trữ lƣợng than của khoáng sàng

theo các điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ có ảnh hƣởng đến lựa chọn công nghệ khai

thác, hay nói cách khác là làm sáng tỏ đặc điểm địa chất và kỹ thuật mỏ của từng

khu vực khai thác trong phạm vi khai trƣờng mỏ ứng với mỗi yếu tố địa chất trong

phạm vi khu vực nghiên cứu là một khối lƣợng trữ lƣợng than cụ thể, và phụ thuộc

vào khối lƣợng trữ lƣợng này có thể xác định đƣợc các yếu tố địa chất đặc trƣng cho

khoáng sàng cần thiết phân tích nhằm xác định công suất khai thác và đề ra các giải

pháp mở vỉa, chuẩn bị và công nghệ khai thác phù hợp.

Ƣu điểm của phƣơng pháp là đã định hình và xây dựng các giải pháp thực

hiện dựa trên điều kiện cụ thể một cách vĩ mô. Tuy nhiên nhƣợc điểm của phƣơng

pháp là chƣa thể đánh giá toàn diện đƣợc các phát sinh tiềm ẩn trong quá trình khai

thác dẫn đến độ rủi ro cao khi đầu tƣ.

Trên thế giới khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển cũng đ i hỏi

những phát minh cải tiến ra đời theo. Những phát minh này với mục đích làm tăng

mức độ an toàn, tăng năng suất lao động, giảm nhân công trực tiếp. Trong ngành

mỏ cũng vậy, khi công nghệ CGH đồng bộ ra đời, đã có nhiều nhà khoa học đặt nền

móng nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất cho loại hình công nghệ này. Nổi bật

lên có những nhà khoa học nhƣ W.Lorsch (Đại học Havard), Zhang Chi Ming (Đại

học Mỏ và Công nghệ Trung Quốc); Snopkowski (Đại học khoa học công nghệ

AGH, Ba Lan), …

Tuy nhiên gần đây có thêm một số trƣờng phái nghiên cứu tiệm cận với

những xu hƣớng phát triển của ngành mỏ hiện đại nhƣ:

Beaulieu và Gamache [24] trình bày một thuật toán liệt kê dựa trên lập trình

động để quản lý tối ƣu nhân lực, thiết bị trong các mỏ hầm lò. Phƣơng pháp này sắp

xếp sự di chuyển của thiết bị khai thác và vận tải trong mạng lƣới khai thác –

chuyển tải – vận chuyển – cung ứng bao gồm các cách khấu than một chiều hoặc

hai chiều nhằm mục đích tìm ra lộ trình và thời gian cho mỗi loại thiết bị riêng biệt

để giảm thiểu thời gian di chuyển và không có xung đột.

McKenzie [41] cung cấp một phƣơng pháp để tối ƣu hóa vị trí của một điểm

nạp, tƣơng tác giữa máy khấu và bộ phận xúc bốc gắn trên hệ thống để chuyển than

về điểm tập kết cuối máng cào so với thời gian dành cho việc hoạt động của máy

khấu, khi gƣơng tiến về phía trƣớc. Vấn đề đã đƣợc giải quyết nhƣ là một mô hình

đƣờng dẫn ngắn nhất. Theo McKenzie, việc thực hiện phƣơng pháp này làm giảm

khoảng 14% chi phí hoạt động tại mỏ.

Ƣu điểm của các phƣơng pháp trên là kiểm soát tốt các tổ hợp thiết bị, định vị

và tối ƣu số lƣợng nhân lực phục vụ trong lò chợ. Đồng thời, các nghiên cứu trên có

thể cung cấp cho các nhà quản lý công cụ kiểm soát sự kết nối giữa lò chợ và thiết bị

ngoại vi.

Nhƣợc điểm của phƣơng pháp là chƣa tính đến các tác nhân tự nhiên gây

gián đoạn sản xuất nhƣ đá kẹp quá cứng khiến máy không khấu qua đƣợc; các tác

nhân kỹ thuật nhƣ áp lực lớn lở gƣơng, tụt nóc, trụ mềm yếu gây lún vì chống...

Theo Du Ji Ping và Meng Xian Rui [65], việc bố trí sản xuất trong khu vực

lò chợ CGH đƣợc thiết lập trên cơ sở thời gian tối ƣu của từng công đoạn. Thời gian

tối ƣu này đƣợc xác định rời rạc, mỗi một công việc cụ thể sẽ ứng với số lƣợng

nhân lực phục vụ.

Ƣu điểm: Phƣơng pháp này cung cấp cho các nhà quản lý mỏ có đƣợc chi

tiết nhân lực và thời gian lao động tƣơng ứng với mỗi công việc cụ thể.

Nhƣợc điểm: Theo phƣơng pháp tính này, khi cộng dồn số ngƣời cho cả dây

chuyền khai thác sẽ phát sinh một vấn đề là số ngƣời tính toán theo lý thuyết nhiều

hơn số ngƣời trong thực tế. Dẫn đến việc ngƣời thiết kế và điều hành phải dùng kinh

nghiệm và quan điểm của mình tự điều chỉnh số lƣợng. Điều này mang nặng tính cảm

quan không phản ánh đầy đủ và toàn diện hoạt động sản xuất khoa học.

Snopkowski thiết lập mô hình tổ chức sản xuất dựa trên thời gian làm việc

của máy khấu. Khi thời gian mở máy càng lớn thì sản lƣợng càng cao.

Ƣu điểm của nghiên cứu là đã chỉ ra điểm cốt lõi trong khai thác lò chợ

CGH là thời gian khấu than càng nhiều thì sản lƣợng càng lớn. Khi đó, năng suất

của cấu trúc tổ chức chính là năng suất làm việc của máy khấu.

Nhƣợc điểm của nghiên cứu là chƣa tính đến tốc độ làm việc của các tổ hợp

thiết bị khác là máng cào và giàn chống. Khi hai tổ hợp này không làm việc theo tốc

độ ấn định của máy khấu sẽ sản sinh ra xung đột giữa các khâu công tác. Mặt khác,

với cách tính này các yếu tố gián đoạn sản xuất do điều kiện địa chất mỏ thay đổi

hoặc gây bất lợi thì chƣa đƣợc huy động vào tính toán.

Theo Zhang Dong Sheng và Xu Zheng Hai [64], việc tổ chức khai thác trong

lò chợ đạt đƣợc hiệu quả cao khi đáp ứng đƣợc nhiều yếu tố, các yếu tố này sẽ đƣợc

tổng hợp và giải bằng một ma trận phức tạp. Trong đó các tham số đầu vào sẽ đạt

đƣợc các yếu tố cần thiết và hàm đích sẽ đƣa ra yêu cầu sản lƣợng hoặc yêu cầu nào

đó trong sản xuất.

Ƣu điểm của nghiên cứu là đã huy động đƣa vào tính toán một hệ thống

nhiều tham số trong đó bao gồm những tham số điều kiện tự nhiên và kỹ thuật.

Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là đ i hỏi một khối lƣợng khổng lồ các

tham số đầu vào. Nhƣng quyết định lựa chọn lại có sự mang tính cảm quan của

ngƣời giải vì trọng số đƣợc chọn trong ma trận là do ngƣời giải lý luận mà có. Các

trọng số này cố định trong suốt quá trình khai thác có nhiều biến động (biến động về

chiều dày vỉa, góc dốc, nƣớc ngầm, đá kẹp, trình độ kỹ thuật của công nhân...). Có

thể rút ra kết luận phƣơng pháp này không kiểm soát hết việc tổ chức sản xuất khi ở

trạng thái động.

Tóm lại trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu để giải bài toán xây

dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ CGH, đa số thực hiện cho những điều

kiện tĩnh, chƣa huy động vào tính toán các yếu tố ảnh hƣởng trong điều kiện động

và biến đổi của lò chợ CGH.

1.2.3 Nhận xét

Trên thế giới cũng nhƣ ở trong nƣớc có nhiều công trình nghiên cứu đã đƣợc

công bố, tuy nhiên đối với bài toán xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ

CGH vùng Quảng Ninh thì chƣa có công trình nào cụ thể.

1.3 Kết luận chƣơng 1

1. Các mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ CGH về cơ bản đều hƣớng tới

tính liên tục trong dây chuyền làm việc. Có hai mô hình bố trí làm việc là mô hình

làm việc 3 ca/ngày-đêm và 4 ca/ngày-đêm. Trên thế giới, hai mô hình này có thể

hoán đổi cho nhau hoặc tự bản thân sẽ cải tiến khai thác liên tục trong nhiều ca và

bảo dƣỡng đẩy về ca sau, còn ở Việt Nam bố trí mô hình 3 ca/ngày-đêm.

2. Sự lệch pha giữa thiết kế và thực tế thi công tại các lò chợ CGH vùng

Quảng Ninh cho thấy các yếu tố tiềm ẩn có nguy cơ gây gián đoạn sản xuất chƣa

đƣợc đánh giá đúng, đủ mức độ ảnh hƣờng. Đặc biệt là điều kiện địa chất, kỹ thuật

mỏ chƣa sáng tỏ là nguyên nhân chính tác động đến các lò chợ CGH chƣa thành

công của nƣớc ta.

3. Vai trò của cấu trúc tổ chức sản xuất trong lò chợ CGH là điều tiết các

hoạt động khai thác phù hợp với các điều kiện đặc thù. Trên thế giới và trong nƣớc

chƣa có công trình cụ thể nghiên cứu xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ

CGH vùng Quảng Ninh, đây cũng là khoảng trống để luận án phát triển nghiên cứu

của mình.

CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA

CHẤT MỎ VÀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TỚI CẤU TRÚC TỔ CHỨC

SẢN XUẤT LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA

2.1 Ảnh hƣởng của điều kiện địa chất mỏ đến công nghệ cơ giới hóa khai thác

than hầm lò

Đánh giá công nghệ khai thác của lò chợ là đánh giá tổng hợp của nhiều yếu

tố, nhiều tầng, lớp. Cơ sở của đánh giá tổng hợp là đo lƣờng các tác động của các

yếu tố địa chất lên lò chợ CGH. Từ đó làm cơ sở để thiết lập nên mô hình đánh giá

tổng hợp. Để có đƣợc đánh giá chủ động các yếu tố tác động lên lò chợ CGH cần

thông qua các hàm số lệ thuộc vào điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ.

Luận án sử dụng phƣơng pháp đánh giá tổng hợp mờ (Fuzzy evaluation

method) để đánh giá sự ảnh hƣởng của điều kiện địa chất [33, 42, 63]. Ứng dụng

các nguyên tắc trong khai thác, phƣơng pháp số học mờ, phân tích địa tầng, cấu

trúc địa tầng, các quy luật vận động địa cơ học... Toàn bộ cơ sở lý luận của

phƣơng pháp đánh giá tập mờ nhƣ sau:

1) Thành lập tập hợp các chỉ tiêu, trọng số của các chỉ tiêu và đánh giá

Dùng U để biểu thị tập hợp các chỉ tiêu có ảnh hƣởng:

(2-1)

Trong đó:

ui – là chỉ tiêu ảnh hƣởng thứ i;

m – số các chỉ tiêu ảnh hƣởng.

Khi tiến hành đánh giá thì các chỉ tiêu có mức độ ảnh hƣởng khác nhau, để

phản ánh mức độ nghiêm trọng của các yếu tố này ngƣời ta dùng tập hợp A (gọi là

trọng số):

(2-2)

Trong đó: ai – là biểu thị mức độ ảnh hƣởng nghiêm trọng của chỉ tiêu thứ i, có

thể đáp ứng:

(2-3)

Nếu nhƣ áp dụng trọng số của các chỉ tiêu khác nhau thì kết quả đánh giá

cuối cùng của các đối tƣợng cũng khác nhau.

Kết quả của các đối tƣợng đánh giá dựa theo tổ hợp V (dựa vào tiêu chuẩn phân

làm mấy cấp):

(2-4)

Trong đó:

vi – là cấp đánh giá của chỉ tiêu thứ i;

n – số cấp đánh giá.

2) Xác định giá trị lệ thuộc

Gọi Ci là giá trị xác định đƣợc (đo đƣợc) của các chỉ tiêu đánh giá, chúng ta

có giá trị lệ thuộc nhƣ sau:

(2-5)

(2-6)

(2-7)

(2-8)

(2-9)

Trong đó:

Ci – giá trị xác định đƣợc của chỉ tiêu thứ i;

- giá trị trong tiêu chuẩn của các cấp đánh giá.

Sau khi xác định đƣợc độ lệ thuộc rij của các chỉ tiêu đánh giá trong tập U ta

có đƣợc độ lệ thuộc của từng chỉ tiêu nhƣ sau:

Và đƣợc lập thành ma trận nhƣ sau:

Ma trận trên gọi là ma trận đánh giá. Từ ma trận R có thể thấy rõ quan hệ

giữa tập U và tập V. Từ ma trận đánh giá R có thể thấy hàng thứ i của ma trận R

phản ánh mức độ ảnh hƣởng của các chỉ tiêu khi đánh giá trong tập U. Cột j của ma

trận R phản ánh giá trị lệ thuộc của các chỉ tiêu đánh giá trong tập U.

3) Xác định trọng số (quyền trọng) của các chỉ tiêu

Trọng số của các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng là mức độ ảnh hƣởng quan

trọng của các chỉ tiêu đó trong tập hợp các chỉ tiêu cần đánh giá, đƣợc xác định theo

công thức nhƣ sau:

(2-10)

Trong đó:

ai – trọng số các yếu tố (chỉ tiêu);

Ci – giá trị xác định (đo đạc) của các chỉ tiêu đánh giá;

vij – giá trị thứ i trong cấp đánh giá thứ j.

Sau khi xác đinh đƣợc trọng số của các chỉ tiêu đánh giá ta thiết lập đƣợc ma

trận nhƣ sau : A = [a1, a2, …, an]

4) Đánh giá tổng hợp

Sau khi thiết lập đƣợc hai ma trận về độ lệ thuộc của chỉ tiêu đánh giá R và

ma trận về trọng số của các chỉ tiêu đánh giá A, tiến hành nhân hai ma trận với nhau

kết quả đánh giá tổng hợp B của tập U sẽ là.

(2-11)

Tức là :

 (b1, b2, ..., bn) = [ a1r11 + a2r21 + .... + amrm1,

a1r11 + a2r12 + .... + amr1n,

a1r11 + a2r21 + .... + amrm1,

a1r1n + a2r2n + .... + amrmn]

5) Mô hình đánh giá toàn diện

Đánh giá kỹ thuật khai thác thành phần địa chất vỉa than trong gƣơng công

tác là đánh giá toàn diện đa cấp về các điều kiện địa chất của lò chợ. Các yếu tố

đƣợc đánh giá phản ảnh giá trị theo một thuật toán nhất định. Sử dụng những giá trị

này để đo lƣờng những ƣu và nhƣợc điểm của khả năng thích ứng của cấu trúc tổ

chức sản xuất đối với điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ.

Đặt hệ số đánh giá là μi (i = 1, 2, …, n), đánh giá vectơ tính năng chỉ tiêu xi (j

= 1, 2, …, m), và ma trận thành viên của yếu tố ảnh hƣởng tƣơng ứng là rij trọng số

cấu trúc của yếu tố ảnh hƣởng là ai (i = 1, 2, …, n),

Mô hình đánh giá toàn diện sử dụng loại trung bình có trọng số, cụ thể là:

bj = (a1.r1j) + (a2.r2j) + … + (an.rnj) với j = 1, 2, …, m

Trong công thức, + là toán tử, đối với các mô hình khác nhau có thể chọn

các ký hiệu số học cụ thể nhƣ ( , U, ∑). Thƣờng sử dụng mô hình đánh giá toàn

diện có trọng số tuyến tính.

Khi ∑

, nó có thể đƣợc chuyển đổi thành:

bj = ∑ Trong đó: bj - giá trị đánh giá toàn diện.

với j = 1, 2, …, m (2-12)

2.1.1 Các yếu tố địa chất mỏ và hàm số lệ thuộc

Địa chất mỏ bao gồm nhiều yếu tố cấu thành, mỗi yếu tố có những đặc điểm

nhất định. Ảnh hƣởng của chúng đến công nghệ CGH khai thác than hầm lò có thể

đƣợc đánh giá thông qua việc xây dựng các hàm số lệ thuộc liên quan [54-57].

2.1.1.1 Các hàm số lệ thuộc của các yếu tố địa chất liên quan đến vỉa than

+ Hàm số lệ thuộc đa biến của yếu tố đứt gãy vỉa than:

(2-13) μA(q1,q2,q3)=

+ Hàm số lệ thuộc đa biến của yếu tố uốn nếp vỉa than:

(2-14) μB(p1,p2) =

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố độ cứng vỉa than fv:

- μfv(fv) = 0,0429.fv + 0,3714 khi 3 ≤ fv < 10

- μfv(fv) = 0,04.fv + 0,4 khi 10 ≤ fv < 15

- μfv(fv) = 1,0 khi 15 ≤ fv < 25

- μfv(fv) = -0,02.fv + 1,5 khi 25 ≤ fv < 50

Hình 2.1. Hàm số lệ thuộc của yếu tố độ cứng vỉa than fv

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố góc dốc vỉa α:

khi 0 ≤ α < 10 - μα(α) = 1,0

khi 10 ≤ α < 20 - μα(α) = 1,2 – 0,2.α

khi 20 ≤ α < 25 - μα(α) = 1,275 – 0,025.α

- μα(α) = 1,4 – 0,3.α khi 25 ≤ α < 30

khi 30 ≤ α < 35 - μα(α) = 1,7 – 0,04.α

khi 35 ≤ α < 45 - μα(α) = 1 – 0,02.α

Hình 2.2. Hàm số lệ thuộc của yếu tố góc dốc vỉa

+ Hàm số lệ thuộc của sự biến động chiều dày vỉa γ’:

- μγ’(γ’) = 1 – 2.(γ’)0,5 khi 0 ≤ γ’ <0,25

khi γ’ ≥ 0,25 - μγ’(γ’) = 0

Hình 2.3. Hàm số lệ thuộc của sự biến động chiều dày vỉa

2.1.1.2 Các hàm số lệ thuộc của các yếu tố địa chất liên quan đến đất đá xung

quanh vỉa

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố độ cứng đất đá vây quanh:

- μfđv(fđv) = 1,0 khi 0 ≤ fđv < 20

- μfđv(fđv) = 1,2 – 0,01.fđv khi 20 ≤ fđv < 30

- μfđv(fđv) = 1,8 – 0,03.fđv khi 30 ≤ fđv < 40

- μfđv(fđv) = 1,4 – 0,02.fđv khi 40 ≤ fđv < 50

- μfđv(fđv) = 0,2 khi fđv ≥ 50

Hình 2.4. Hàm số lệ thuộc của yếu tố độ cứng đất đá vây quanh

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố tỉ lệ đất đá cứng trong đá vây quanh:

khi G ≤ 5% - μG = 1,0

khi 5% < G ≤ 10% - μG = 1,2 – 2.G

khi 10% < G ≤ 15% - μG = 1,4 – 5.G

khi 15% < G ≤ 20% - μG = 2,3 – 11.G

khi G > 20% - μG = 0,1

Hình 2.5. Hàm số lệ thuộc của yếu tố tỉ lệ đất đá cứng trong đá vách

Hình 2.6. Hàm số lệ thuộc của yếu tố tỉ lệ đất đá cứng trong đá trụ

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dày vách giả h0:

- μ0(h0) = 1,0 khi h0 < 0,2

- μ0(h0) = 0,5103.lnft – 0,9741 khi 0,2 < h0 ≤ 0,5

- μ0(h0) = 1,0 khi h0 > 0,5

Hình 2.7. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dày vách giả h0

+ Hàm số lệ thuộc của ứng suất vách trực tiếp:

khi σ < 16 - μσ(σ) = 0,4

- μσ(σ) = ln(1,68492.10-4.σ2 + 0,0116375.σ + 0,708933 khi 16 ≤ σ < 30

khi 30 ≤ σ < 40 - μσ(σ) = 1,0

khi 40 ≤ σ < 80 - μσ(σ) = 1,8 - 0,02.σ

Hình 2.8. Hàm số lệ thuộc của ứng suất vách trực tiếp

+ Hàm số lệ thuộc của khả năng tiếp nhận áp lực của vách cơ bản:

khi N < 0,1 - μN(N) = 0,05

khi 0,1 < N ≤ 1,0 - μN(N) = 0,463.lnN – 1,0045

khi N > 1,0 - μN(N) = 1,0

Hình 2.9. Hàm số lệ thuộc của khả năng tiếp nhận áp lực của vách cơ bản

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố ứng suất đơn trục của đất đá trụ (tính trên thang

độ cứng 100):

- μft(ft) = 0,1 khi ft < 7,2

- μft(ft) = 0,5103.lnft – 0,9741 khi 7,2 < ft ≤ 42

- μft(ft) = 1,0 khi ft > 42

2.1.1.3 Các hàm số lệ thuộc của các yếu tố kỹ thuật

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài theo phƣơng S:

- μS(S) = 0,506.lnS - 2,7043

Hình 2.10. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài theo phương S

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài lò chợ L:

khi 0 ≤ L < 60 - μL(L) = 0,2

khi 60 ≤ L < 80 - μL(L) = 0,01.L – 0,4

khi 80 ≤ L < 100 - μL(L) = 0,005.L

khi 100 ≤ L < 130 - μL(L) = 0,00333.L + 0,167

khi 130 ≤ L < 150 - μL(L) = 0,0075.L – 0,375

khi 150 ≤ L < 180 - μL(L) = 0,00333.L + 0,25

khi L ≥ 180 - μL(L) = 1,0

Hình 2.11. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài lò chợ L

+ Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều cao khấu M:

khi M < 2 - μM(M) = 0,3.M – 0,6

khi 2 ≤ M < 4,5 - μM(M) = 0,2.M – 0,3

khi 4,5 ≤ M < 5 - μM(M) = -0,3.M + 0,75

khi 5 ≤ M < 6 - μM(M) = 0,15.M

khi M ≥ 6 - μM(M) = 1,0

Hình 2.12. Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều cao khấu

2.1.2 Sự phù hợp của công nghệ theo điều kiện địa chất

Yếu tố đánh giá tổng hợp là một quy ƣớc định lƣợng hóa trên kết cấu của

hệ thống đánh giá, nó thể hiện tính quan trọng tƣơng đối của yếu tố đánh giá trên

kết cấu đánh giá, là mấu chốt trong việc thống nhất tính năng và kết cấu của hệ

thống đánh giá. Sơ đồ kết cấu các yếu tố đƣợc sử dụng để đánh giá đƣợc thể hiện

trên hình 2.13.

Căn cứ vào kinh nghiệm khai thác thực tế trong nƣớc và trên thế giới đối với

công nghệ CGH [10, 14], áp dụng hình thức phân tích phân cấp để xác định ra độ

quan trọng của các yếu tố, các yếu tố khác nhau có trị số ảnh hƣởng khác nhau (xem

bảng 2.1).

Hình 2.13. Sơ đồ kết cấu các yếu tố đánh giá

Bảng 2.1. Tổng hợp trị số ảnh hưởng của các yếu tố đến lò chợ cơ giới hóa

Tổng

CGH

TT

Yếu tố

Chi tiết các yếu tố

bình

hạ

bình

hạ

thƣờng

trần

thƣờng

trần

1. Ảnh hƣởng của đứt gãy

0,1428 0,1503

Mức độ phức

0,2076

0,1968

1 tạp của địa chất

2. Ảnh hƣởng của nếp uốn

0,0648 0,0465

cấu tạo

1. Trữ lƣợng huy động (Khả năng

0,1098 0,1012

khai thác của vỉa than)

Tính độ ổn định

0,2387

0,2418

2

2. Biến động của chiều dày

0,0862 0,0028

của vỉa than

3. Hàm lƣợng đá cứng trong vỉa

0,0427 0,1378

0,0937

0,1045 Chiều dày vỉa

0,0937 0,1043

3 Chiều dày vỉa

0,1049

0,1321 Góc dốc vỉa than

0,1049 0,1321

4 Góc dốc vỉa

Độ kiên cố của

0,0211

0,1436 Độ kiên cố của vỉa

0,0211 0,1436

5 vỉa

1. Tính ổn định của vách trực tiếp

0,1008 0,0307

2.Tính tƣơng hỗ của vách cơ bản

0,0792 0,0322

Điều kiện đá

và đá lớp trên đó

0,2135

0,0867

6 vách đá trụ

3. Ảnh hƣởng của vách giả

0,0091 0,0034

4. Ảnh hƣởng của trụ

0,0244 0,0204

1. Chiều dài l chợ

0,0646 0,0536

0,1205

0,0945

2. Chiều dài theo phƣơng

0,0659 0,0409

7 Kích thƣớc khu khai thác

8 Tổng cộng

1,000

1,000 Tổng cộng

1,000

Trị số ảnh hƣởng là một giá trị ổn định một cách tƣơng đối, là một giá trị ổn

định tƣơng đối trong một phạm vi điều kiện nhất định, khi một điều kiện vƣợt quá

phạm vi quy định (nếu góc nghiêng vƣợt qua một phạm vi nào đó thì không c n

chính xác), hoặc sau khi trình độ kỹ thuật đƣợc nâng cao, khi yếu tố ảnh hƣởng này

đã không trở thành yếu tố hạn chế ảnh hƣởng đến năng suất khai thác CGH, độ

quan trọng của yếu tố ảnh hƣởng này phải đƣợc điều chỉnh một cách thích hợp.

Khi đánh giá các trọng số của các nhân tố khác nhau trong điều kiện địa chất

vỉa than, bản chất của nó là miêu tả lại sự ảnh hƣởng của các nhân tố địa chất có ảnh

hƣởng đến công tác khai thác. Tầm quan trọng của việc xác định các yếu tố để đánh

giá các điều kiện địa chất của vỉa than dựa trên các điều kiện địa chất và quy trình

phƣơng pháp khai thác và tác động qua lại lẫn nhau, sử dụng đầy đủ dữ liệu thống

kê, kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm của chuyên gia là nội dung chính.

Đánh giá tính công nghệ khai thác trong điều kiện địa chất của vỉa than khi

áp dụng công nghệ CGH là tiến hành đánh giá tổng hợp nhiều tầng đối với mức độ

thích ứng điều kiện địa chất, lấy đánh giá của yếu tố đơn tính theo một cách nhất

định để lập nên một giá trị đánh giá tổng hợp, đồng thời lấy kết quả của giá trị đánh

giá tổng hợp này để đánh giá mức độ tốt xấu của thuộc tính mẫu.

2.1.2.1 Lựa chọn và xác định khả năng làm việc của tổ hợp thiết bị chống giữ theo

điều kiện địa chất

a) Các yếu tố tác động lên việc lựa chọn thiết bị chống giữ

Góc dốc vỉa than là nguyên nhân chính dẫn đến sự trôi trƣợt giàn chống. Sự

biến động góc dốc cục bộ đột ngột là nguyên nhân đến xô lệch giàn, sự mất cân

bằng của tải trọng trên vì chống, tải trọng lệch tâm và mô men xoắn, làm cho khả

năng chịu lực của dầm vách xấu đi.

Nếu có một tầng chứa nƣớc trên vách và khoảng cách giữa tầng không lớn,

nó có thể dẫn đến giảm cƣờng độ chịu tải của vách trực tiếp và cƣờng độ áp lực tĩnh

vách cơ bản. Quá trình điều khiển áp lực không phù hợp làm cho vách hoặc đá trụ

bị lỏng hoặc hình thành các vết nứt nhỏ trong một phạm vi nhất định, cƣờng độ chịu

tải vách trực tiếp và cƣờng độ áp lực tĩnh vách cơ bản bị giảm.

Lƣợng khí CH4 tại vỉa than là một yếu tố phải đƣợc xem xét trong việc lựa

chọn vì chống. Khoảng trống của vì chống quyết định lƣợng gió đƣợc phép đi qua

trong lò chợ. Nếu khả năng sản xuất thiết kế của lò chợ lớn và lƣợng khí CH4 thoát

ra từ vỉa than lớn, thì khoảng trống của vì chống phải đƣợc chọn lớn hơn.

Thiết bị chống nên có tính năng kết cấu chống đỡ tốt, có thể bảo vệ vách kịp

thời, ngăn chặn sự rò rỉ, xâm lấn của vách vào khu khai thác đồng thời có thể chống

đỡ vách một cách hiệu quả, phù hợp với đặc điểm áp lực mỏ và điều kiện vỉa than.

Vách trực tiếp đóng vai tr hàng đầu trong việc lựa chọn vì chống.

Hiện tại, thiết bị chống cho lò chợ CGH khai thác chủ yếu có 3 loại: loại

nâng đỡ, loại che đỡ và loại che chắn, trong đó loại nâng đỡ do tính ổn định thấp,

khả năng chắn đá cứng kém nên đã bị đào thải, còn 2 loại kia vẫn dùng bình thƣờng.

b) Xác định khả năng làm việc của vì chống

Phƣơng pháp xác định khả năng chống đỡ của vì chống chủ yếu có bốn

phƣơng pháp chính: phƣơng pháp ƣớc lƣợng tải trọng, phƣơng pháp thống kê đo

lƣờng thực tế, phƣơng pháp điện trở tới hạn và phƣơng pháp phân tích lý thuyết.

Phƣơng pháp ƣớc tính tải trọng cho rằng khả năng mang tải hợp lý P của vì

chống phải chịu toàn bộ áp lực Q1 từ đá vách trực tiếp và trong khu vực đỉnh kiểm

soát, đồng thời phải chịu sự hình thành tải trọng ƣớc tính Q2 bổ sung khi vách cơ

bản có áp lực tĩnh.

(2-15) P = Q1 + Q2 = Σ(hi.li.γi) + Q2, (kN/m2)

Trong công thức trên, hi, li, γi lần lƣợt là độ dày, khoảng cách mái treo và mật

độ khối của vách trực tiếp.

Khi vách trực tiếp bị hở theo sự dịch chuyển của vì chống, li bằng cự ly đỉnh

kiểm soát Lm, cƣờng độ vì chống p (kN/m2) hợp lý của lò chợ nên là:

(2-16) P = Σ(hi.γi) + Q2/Lm

Do tải trọng ƣớc tính Q2 của vách cơ bản khó tính toán chính xác, có thể lấy

tải trọng vì chống khi không có áp lực tĩnh làm tải trọng ƣớc tính của vách trực tiếp,

rồi nhân với hệ số áp lực động n khi có áp lực tĩnh, để đƣợc:

(2-17) P = n.Σ(hi.γi)

Nếu hệ số giãn nở của vách trực tiếp là 2,25÷2,5, hệ số áp lực động không

vƣợt quá 2.

P = (4÷8).H.γ (2-18)

Trong đó: H – Chiều cao lớp khấu, m.

Hiển nhiên, trong điều kiện vách trực tiếp tƣơng đối tốt, khi chu kỳ áp lực

tĩnh không rõ ràng, có thể lấy bội số thấp, khi chu kỳ áp lực tĩnh tƣơng đối mạnh, có

thể sử dụng bội số cao.

Theo phân tích dữ liệu thực nghiệm đo đƣợc, Q2 có mối quan hệ tuyến tính

đáng kể với bƣớc áp lực tĩnh ban đầu L0 của vách cơ bản, vì vậy công thức trên có

thể đƣợc biểu thị bằng công thức sau:

(2-19) P = 200 + 8.L0

c) Xác định độ cao của vì chống

Việc xác định chiều cao tối đa và tối thiểu của vì chống dựa trên chiều cao

của lò chợ, có thể tính theo công thức sau:

(2-20) Hzmax = Hmax + (0,1÷0,3)

Trong công thức, Hmax là độ cao tối đa, cần xem xét đặc biệt nếu lò chợ có

đỉnh sai với khai thác.

(2-21) Hzmin = Hmin – hd – he

Trong đó:

Hmin – Độ cao tối thiểu, m;

hd – Độ chìm của vách ƣớc tính, m;

he – Cao độ cần thiết để tránh rút của áp chết vì chống, m.

Thông thƣờng: he = 0,05÷0,1mm, hd = (0,04÷0,05).H.

d) Xác định tốc độ di chuyển vì chống

Tốc độ di chuyển của vì chống bắt buộc phải tƣơng ứng với tốc độ khấu than

của máy khấu, tốc độ di chuyển của vì chống của lò chợ phải lớn hơn tốc độ khấu

than của máy khấu, phải đảm bảo tốc độ di chuyển Vz cho máy khấu liên tục khấu

than là:

(2-22) √ Vz ≥ Vc +

Trong đó:

Vc – tốc độ khấu than bình quân của máy khấu, m/phút;

n1 – tốc độ khấu than của máy khấu khi đo thực tế, m/phút;

n2 – tốc độ di chuyển của vì chống khi đo thực tế, m/phút;

– phân bổ trạng thái tiêu chuẩn liên quan đến phân số a/2;

σ1 – phƣơng sai bình quân tốc độ khấu than của máy khấu khi đo thực

tế;

σ2 – phƣơng sai bình quân tốc độ di chuyển của vì chống khi đo thực tế.

Theo yêu cầu tốc độ di chuyển của lò chợ, xác định loại vì chống và hệ thống

thủy lực, phƣơng thức di chuyển và khả năng của trạm bơm nhũ hóa.

Tại lò chợ có 3 hình thức di chuyển vì chống: lần lƣợt di chuyển từng vì

chống, lần lƣợt di chuyển theo nhóm, di chuyển cách đoạn theo nhóm. Tốc độ của 3

hình thức di chuyển vì chống này có quan hệ nhƣ sau:

( )

(2-23)

Trong đó:

N – trong trƣờng hợp hình thức lần lƣợt di chuyển theo nhóm là số vì

chống trong nhóm, trong trƣờng hợp thức di chuyển cách đoạn theo nhóm thì

là số nhóm di chuyển đồng thời của lò chợ;

Vn – tốc độ di chuyển vì chống của hình thức di chuyển theo nhóm và

di chuyển cách đoạn theo nhóm, m/phút;

td – thời gian cấp dịch cho mỗi vì chống khi di chuyển, phút;

te – thời gian điều chỉnh mỗi vì chống khi di chuyển, phút;

Vz1 – tốc độ di chuyển vì chống theo hình thức di chuyển lần lƣợt từng

vì chống, m/phút.

2.1.2.2 Lựa chọn và xác định năng lực làm việc của máy khấu

a) Một số yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn máy khấu

Hiện nay, có rất nhiều loại máy khấu than đƣợc sử dụng trong lò chợ cơ giới.

Việc lựa chọn máy khấu than cần xem xét các điều kiện địa chất của vỉa than, công

suất sản xuất thiết kế của lò chợ, khả năng phối hợp thiết bị của hệ thống mỏ và tình

trạng cung cấp vật tƣ thiết bị. Điều kiện khai thác than tốt, khả năng phối hợp thiết

bị của hệ thống mỏ tốt, công suất sản xuất thiết kế của lò chợ lớn thì lựa chọn máy

khấu có công suất cao và ngƣợc lại.

Ngoài ra, lựa chọn độ dài thân máy khấu phải lấy độ dài của lò chợ và độ ổn

định của vách làm chỉ tiêu chủ yếu. Độ dài lò chợ lớn, vách trực tiếp cho phép độ

hở lớn, có thể lựa chọn thân máy khấu dài một chút, nếu không nên chọn loại máy

khấu thân máy ngắn một chút. Lựa chọn độ cao thân máy khấu lấy chiều dày của

vỉa than làm thông số chủ yếu. Nếu vỉa than dày có thể lựa chọn máy có thân máy

dài một chút, nếu không nên chọn loại máy có thân máy ngắn một chút.

Đƣờng kính tang cắt căn cứ vào chiều dày của vỉa than và phƣơng thức khấu

than của máy khấu để xác định. Độ cắt sâu của tang cắt căn cứ vào sản lƣợng của lò

chợ, độ cứng của vỉa than và độ ổn định của vách để xác định chỉ tiêu chủ yếu, đồng

thời còn phải tƣơng ứng với bƣớc di chuyển của vì chống. Hiện tại, độ cắt sâu của

máy khấu có xu thế cắt sâu hơn.

b) Khả năng làm việc của máy khấu

* Đối với lò chợ CGH bình thƣờng

Khả năng khấu than của máy khấu và khả năng sản xuất thiết kế lò chợ có

quan hệ nhƣ sau:

(2-24)

Trong công thức:

Qm – khả năng khấu than bình quân của máy khấu, t/phút;

T – thời gian ca sản xuất của lò chợ, giờ;

K – độ hữu hiệu của hệ thống sản xuất của lò chợ;

Q – sản lƣợng bình quân theo ngày của lò chợ, t/ngày.

Tức là:

(2-25)

Có thể suy ra:

(2-26)

Trong đó:

Tm – thời gian cần thiết để máy khấu thực hiện khấu một luồng, phút;

B – độ cắt sâu của máy khấu, m;

H – chiều cao khai thác trung bình, m; γ – tỷ trọng than thực tế, t/m3;

C – tỷ lệ ra than của máy khấu, %;

L – chiều dài lò chợ, m.

- Khi máy khấu bằng hình thức một chiều, thời gian máy khấu khấu một

( )

luồng:

(2-27)

Trong công thức:

Vc – tốc độ khấu than bình quân của máy khấu, m/phút;

t1 – thời gian đổi chiều của máy khấu, phút;

tg – thời gian mở máy không hiệu quả và thời gian ngừng máy lặp đi

lặp lại bình quân của mỗi máy khấu do công nghệ khai thác của lò chợ gây ra,

phút;

a – chiều dài đoạn cắt của lò chợ, m;

i – tỷ lệ tốc độ khấu than, i = Vc/Vk

Vk – tốc độ di chuyển máy khấu không tải, m/phút.

Do quan hệ giữa khả năng khấu than của máy khấu và tốc độ khấu than:

(2-28) Qm = B.H.γ.C.Vc

Vì vậy có:

[ ( ) ] ( )

[ ( ) ]

(2-29) Vc ≥

( )

(2-30) Qm ≥

- Khi khấu than bằng máy khấu hai chiều, máy khấu mỗi lần khấu một luồng

cần thời gian:

(2-31)

Trong đó:

t2 – thời gian máy khấu chờ xử lý đầu máy và đuôi máy, phút.

Tƣơng tự có thể suy ra:

[ ] ( )

[ ]

Vc ≥ (2-32)

( )

(2-33) Qm ≥

* Đối với lò chợ CGH hạ trần

Khi khai thác hạ trần than nóc, quan hệ giữa khả năng khấu than của máy

khấu và khả năng sản xuất thiết kế của lò chợ, sản lƣợng hạ trần nóc nhƣ sau:

(2-34) Qm

Trong công thức:

Qmf – năng lực ra than bình quân của thời gian đơn vị lò chợ, t/phút.

Tức là:

(2-35)

Trong đó:

Hf – độ dày hạ trần nóc bình quân, m;

Cf – tỷ lệ than hạ trần, %;

Lf – Chiều dài lò chợ hạ trần theo hƣớng dốc, m.

Có thể suy ra:

( )

(2-36) Tm ≤

Tƣơng tự có thể suy ra, khi lò chợ hạ trần than nóc áp dụng hình thức khấu

[ ( ) ]

than một chiều:

(

) ( )

[ ( ) ]

(2-37) Vc ≥

(

) ( )

(2-38) Qm ≥

Khi khấu than bằng hình thức khấu hai chiều:

(

) ( )

[ ]

(2-39) Vc ≥

(

) ( )

[ ]

(2-40) Qm ≥

c) Xác định tốc độ khấu than lớn nhất của máy khấu

Trong quá trình khấu than máy khấu chịu ảnh hƣởng của điều kiện khách

quan và nhân tố con ngƣời, máy khấu trong quá trình khấu than thông thƣờng ở

trạng thái lúc nhanh lúc chậm, lúc mở lúc ngừng. Do đặc điểm vận hành của máy

khấu và điều kiện thực tế khách quan, có thể đạt đƣợc tốc độ khấu tối đa của máy

khấu Vmax là:

√

(2-41)

Đơn giản hóa trong ứng dụng thực tế:

(2-42) Vmax = Vc.Kc

Trong công thức:

Vmax – tốc độ khấu than tối đa bình quân của máy khấu, m/phút;

Ua, Ua/2 – phân bổ trạng thái tiêu chuẩn liên quan đến phân số a, a/2;

δ1 – phƣơng sai bình quân tốc độ cắt sâu của máy khấu đƣợc xác định

bởi tài liệu thực tế, m/phút;

m – số lƣợng mẫu tốc độ cắt sâu của máy khấu đo đƣợc trên thực tế;

Kc – hệ số không cân bằng tốc độ khấu than của máy khấu.

Để đảm bảo khả năng sản xuất và tốc độ khấu than tối đa của máy khấu, yêu

cầu chọn tốc độ kéo tối đa của máy khấu lớn hơn Vmax.

d) Xác định công suất khấu của máy khấu

Tính công suất khấu của máy khấu theo mức tiêu thụ năng lƣợng đơn vị của

máy khấu là:

(2-43) N = 60.Kb.H.B.Vmax.Hw

Trong công thức:

N – công suất khấu than của máy khấu, kW;

Kb – hệ số sử dụng dự trữ, lấy Kb = 1,2;

B – độ cắt sâu của máy khấu, m;

Hw – mức tiêu thụ năng lƣợng đơn vị của máy khấu, căn cứ theo độ

cứng của vỉa than, kWh/m3.

2.1.2.3 Lựa chọn và xác định năng lực làm việc của máng cào

a) Một số tác động khi lựa chọn máng cào

Khi lựa chọn máng cào dựa vào năng lực vận tải của máng cào phải phù hợp

với năng lực làm việc của máy khấu, giàn chống. Ngoài ra, cần phải xem xét khả

năng vận tải của máng cào khi than có lẫn đá.

- Khả năng vận chuyển trên một đơn vị thời gian: phải khớp với khả năng

sản xuất của máy khấu.

- Kết cấu máng cào phù hợp với máy khấu và giàn chống.

Nguyên tắc xác định thông số máng cào của phần sau lò chợ CGH hạ trần

than nóc nhƣ sau:

- Khả năng vận chuyển trên một đơn vị thời gian: căn cứ vào khả năng hạ

trần than nóc (nếu có sử dụng máng cào sau thì tính lƣợng than tối đa phải vận

chuyển).

- Công suất động cơ: căn cứ vào khả năng vận chuyển của máng cào và chiều

dài của lò chợ.

- Kết cấu: phải khớp với kết cấu của vì chống và không gian phía sau vì

chống hạ trần than nóc.

b) Xác định khả năng máng cào ở phần trước của lò chợ

Theo tốc độ khấu than tối đa của máy khấu có thể tính đƣợc khả năng khấu

than tối đa của máy khấu là:

(2-44) Qmax = H.B.γ.C.Vmax = Qm.Kc

Do đó, năng lực vận tải của máng cào phải phù hợp với năng lực sản xuất

của máy khấu. Năng lực máng cào trƣớc của lò chợ là:

(2-45) Qy ≥ Qmax.Ky.Kv = Qm.Kc.Ky.Kv

Trong đó:

Ky – phƣơng hƣớng vận chuyển (lên hoặc xuống) và hệ số mà góc

nghiêng ảnh hƣởng tới năng lực vận tải của máng cào;

Kv – hệ số khi máy khấu và máng cào làm việc cùng hƣớng:

Kv = Ve/(Ve-Vc)

Ve – tốc độ liên kết của máng cào trƣớc lò chợ, m/phút.

c) Xác định khả năng máng cào ở phần sau của lò chợ

Căn cứ vào thống kê đo đạc thực tế để xác định thời gian hạ than một cửa

tháo của vì chống, lƣợng hạ than và khả năng hạ than một cửa tháo q. Căn cứ vào số

cổng hạ than cùng lúc n, xem xét hệ số chặn, tắc dòng chảy hạ than p = 0,9, có thể

tính đƣợc lƣợng hạ than mỗi phút là:

(2-46) qf = q.n.p

Nếu hạ than theo phƣơng thức lần lƣợt từng vòng là Qf, thời gian hạ than

tuần hoàn Tf sẽ đƣợc xác định nhƣ sau:

(2-47) Tf = Qf/qf

Nếu dùng phƣơng thức hạ than lần lƣợt hai vòng, nên thêm chênh lệch thời

gian giữa hai vòng hạ than thì thời gian hạ than tuần hoàn là: Tf + t2. Tốc độ hạ than

mỗi chu kỳ là:

(2-48) Vf = Lf/(Tf + t2)

Khả năng hạ than bình quân của lò chợ là:

(2-49) Qmf = Hf.B.γ.Cf(1+Cg).Vf

Trong công thức:

Qmf – khả năng hạ than bình quân của lò chợ, t/phút;

Cf – tỷ lệ ra than của hạ trần than nóc, %;

Cg – tỷ lệ hàm lƣợng đá cứng trong thành phần than nóc, %;

Khả năng của máng cào phía sau đáp ứng các yêu cầu hạ than của lò chợ là:

(2-50) Qh ≥ Qmf.Kf

Trong công thức:

Kf – hệ số không cân bằng của lƣợng hạ than.

2.1.2.4 Phương pháp phân tích đánh giá sự phù hợp của tổ hợp thiết bị với điều

kiện địa chất – kỹ thuật

Lựa chọn máy khấu, máng cào vì chống, quan hệ tƣơng hỗ và nhân tố ảnh

hƣởng nhƣ hình vẽ 2.14.

Hình 2.14. Sơ đồ khối lựa chọn tổ hợp thiết bị phù hợp với điều kiện địa chất – kỹ thuật

Lựa chọn công nghệ và lựa chọn thiết bị cùng quá trình kết hợp nhƣ hình

2.14. Từ đó xây dựng đƣợc thuật toán lựa chọn thiết bị theo điều kiện tự nhiên nhƣ

hình 2.15.

Hình 2.15. Sơ đồ thuật toán lựa chọn thiết bị phù hợp theo điều kiện địa chất – kỹ thuật Nhƣ đã phân tích ở trên, việc lựa chọn tổ hợp thiết bị lò chợ dựa trên nguyên

tắc phù hợp với điều kiện địa chất. Tuy nhiên, cần thiết phải xem xét thêm các

thông số khác nhƣ: tính năng giữa các thiết bị, kết cấu, kích thƣớc thiết bị trong

không gian lò chợ, cƣờng độ, phƣơng thức liên kết giữa các tổ hợp thiết bị.

Về mặt kỹ thuật, để đảm bảo khả năng sản xuất ở mức độ cao, khả năng vận

chuyển của máng cào và tốc độ di chuyển của giàn chống phải lớn hơn năng lực

hoạt động của máy khấu. Độ cắt sâu của tang cắt cũng phải phù hợp với bƣớc di

chuyển của giàn chống.

Thiết lập yếu tố đánh giá là ak, vectơ chỉ tiêu đánh giá là Xk, giá trị mức độ

ảnh hƣởng của hệ số đo lƣờng thống nhất tƣơng ứng (độ phụ thuộc của nhân tố ảnh

hƣởng) là μk, tầm quan trọng của kết cấu của yếu tố ảnh hƣởng hệ thống là ωk với k

= 1, 2, …, m. Mô hình đánh giá tổng hợp là:

( )

(2-51)

Mô hình chính xác của công thức trên là:

∑ ( ) Nếu lấy hình thức hàm số mật độ liên tục:

(2-52)

(2-53) ∫( ) [ ( ) ( ) ( )]

Trong điều kiện nhất định của trình độ quản lý kỹ thuật, khả năng của hệ

thống sản xuất, điều kiện trang thiết bị của lò chợ, năng suất của lò chợ chủ yếu

chịu ảnh hƣởng bởi điều kiện địa chất của vỉa than. Cụ thể nhƣ việc đứt gãy sẽ ảnh

hƣởng trực tiếp đến tỷ lệ mở máy và tốc độ khấu than của máy khấu lò chợ. Trên cơ

sở tiến hành đánh giá tổng hợp đối với nhiều lò chợ cơ giới đã khai thác trong điều

kiện địa chất khác nhau có trang thiết bị giống nhau, dùng phƣơng pháp phân tích

quy nạp để diễn đạt mối quan hệ giữa trình độ năng suất và chỉ tiêu đánh giá tổng

của lò chợ cơ giới.

Thiết lập:

(2-54) Q = Qo.f(x)

Trong công thức:

Q – dự tính năng suất lò chợ, nghìn tấn/tháng;

Qo – năng suất của lò chợ trong điều kiện kỹ thuật sản xuất nhất định,

có đƣợc qua việc mô phỏng các số liệu đo đạc thực tế trong điều kiện bình

thƣờng, nghìn tấn/tháng;

f(x) – hệ số sửa đổi của điều kiện địa chất;

x – giá trị đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất lò chợ CGH;

Nhận xét 1: Lựa chọn tổ hợp thiết bị phải phù hợp với điều kiện địa chất kỹ

thuật mỏ. Khi vận hành cần xem xét yếu tố phối hợp giữa các tổ hợp thiết bị trong

lò chợ cơ giới hóa.

2.2 Phân tích ảnh hưởng của điều kiện kỹ thuật mỏ tới cấu trúc tổ chức sản xuất

2.2.1 Phân tích một số yếu tố kỹ thuật

Lò chợ CGH là nơi cốt lõi của sản xuất mỏ [27]. Mức độ kỹ thuật và năng

suất của lò chợ khai thác than cao hay thấp quyết định diện mạo kỹ thuật, sản lƣợng

và hiệu quả của mỏ [34]. Sản lƣợng của lò chợ cao, số lò chợ cùng loại trong mỏ

giảm, số lƣợng công nhân sản xuất ít, sản xuất tập trung, hệ thống sản xuất đơn

giản, hiệu quả và sản xuất an toàn, theo chiều ngƣợc lại, sản xuất bị phân tán, hiệu

quả sản xuất thấp, kém an toàn.

Đối với vỉa dày thì có gồm 3 loại: công nghệ cơ giới hoá chia lớp nghiêng;

công nghệ cơ giới hoá khấu một lần hết vỉa dày và công nghệ hạ trần than nóc. Đối

với vỉa than có chiều dày trung bình và mỏng cũng đƣợc chia làm hai loại là cơ giới

hoá cho vỉa than mỏng và cơ giới hoá cho vỉa dày trung bình (hình 2.16).

Hình 2.16. Phương pháp phân tích công nghệ cơ giới hóa theo chiều dày vỉa

2.2.1.1 Kỹ thuật khai thác khấu một lần hết toàn bộ chiều dày của vỉa cho vỉa dày

Khi khai thác CGH khấu một lần hết vỉa dày (chiều cao khấu lớn) chỉ kỹ

thuật khai thác vỉa than dày 3,5m trở lên, so với kỹ thuật khai thác vỉa than dày với

vỉa dày trung bình, quá trình kỹ thuật trong lò chợ cơ bản giống nhau, đặc điểm chủ

yếu là: áp lực lớn, vì chống cao, tính ổn định thấp, khó điều khiển áp lực; tính ổn

định của máy khấu thấp, tăng khả năng vỡ than, khả năng lở gƣơng lớn và dễ ách

tắc máng cào; giàn chống; thiết bị nặng, kích thƣớc lớn, vận chuyển thiết bị lắp ráp

tháo dỡ lò chợ tƣơng đối khó (Bảng 2.2). Trữ lƣợng tài nguyên của các vỉa dày và

rất dày của các nƣớc khai thác than trên thế giới chiếm 20÷50%, sản lƣợng khai

thác than của các vỉa dày chiếm khoảng 32%. Tại Việt Nam, trữ lƣợng của các vỉa

dày cũng chiếm đến 45%. Sản lƣợng than nguyên khai của các vỉa dày chiếm 44,8%

tổng sản lƣợng than khai thác. Căn cứ vào tài liệu thống kê của một số mỏ lớn ở

nƣớc ta, các mỏ có các vỉa lớn hơn 5m có sản lƣợng chiếm 40,6% chủ yếu ở một số

mỏ là: Vàng Danh, Mạo Khê, Uông Bí, Hà Lầm, Núi Béo, Dƣơng Huy, Khe Chàm,

Mông Dƣơng và Khánh H a.

Bảng 2.2. So sánh giữa chiều cao khấu lớn và khai thác chiều cao khấu trung bình

TT

Chỉ tiêu so sánh

Khai thác cho loại hình vỉa dày trung bình

Loại hình khai thác vỉa dày khấu 1 lần hết vỉa Cơ bản giống nhau

Cơ bản giống nhau

1 Quy trình kỹ thuật

Áp lực lớn, khó quản lý

Áp lực nhỏ hơn, quản lý dễ

2 Áp lực tác động lên lò chợ

vách và gƣơng l chợ

hơn

Thấp, khả năng lở gƣơng

lớn hay dẫn đến sự cố về

Cao hơn, sự cố ít hơn

3 Tính ổn định của gƣơng lò

máng cào và giàn chống

Thiết bị nặng, kích thƣớc

Thiết bị nhẹ hơn, dễ lắp đặt

4 Tính ổn định của thiết bị

lớn khó lắp đặt, tháo dỡ

và tháo dỡ

Ổn định thấp vì cần l

Ổn định cao hơn, thiết bị dễ

Tính ổn định của hệ thống

chuẩn bị lớn, thiết bị to

dàng vận hành

phụ trợ

và nặng

Khó chọn thiết bị phù

Dễ chọn thiết bị phù hợp

6 Lựa chọn thiết bị

hợp

2.2.1.2 Kỹ thuật khi khai thác chia lớp

So sánh giữa kỹ thuật khai thác cơ giới vỉa trung bình và vỉa dày, kỹ thuật

khai thác cơ giới hạ trần than nóc có những ƣu điểm nhƣ có hệ thống sản xuất đơn

giản, ít bảo trì, nhiều điểm ra than hơn, năng suất và hiệu quả cao hơn, tiêu thụ ít vật

liệu hơn và chi phí sản xuất thấp hơn (xem bảng 2.3) [28, 52, 53, 62].

Bảng 2.3. Tổng hợp so sánh phương pháp khai thác chia lớp, khai thác hạ trần và

khai thác vỉa dày trung bình

TT

Chỉ tiêu so sánh

Khai thác chia lớp

Khai thác hạ trần

Khai thác vỉa dày trung bình

Tổn hao nguyên vật liệu

Tổn hao nhiều

Không tổn hao

Tổn hao nguyên liệu

để làm trụ giá vách giả,

hơn so với khai

nhiều

phân lớp trên và dƣới

trụ trung gian

thác hạ trần

Đơn giản hiệu

Hệ thống lò chuẩn bị

Phức tạp khó bố trí

quả

khai thác

Đơn giản, tần

Phức tạp, thƣờng phải

suất phá hỏa

3 Điều khiển áp lực

phá hỏa cƣỡng bức

cƣỡng bức

cƣỡng bức ít

không nhiều

hơn hai loại hình

Năng suất khai

Năng suất thấp

Năng suất khai thác cao

4 Năng suất khai thác

thác cao

hơn hai loại hình

Điểm ra than

Điểm ra than ít

Phức tạp qua nhiều

nhiều hơn, bảo

hơn khai thác hạ

5 Hệ thống vận tải than

công đoạn

trì đơn giản

trần

2.2.1.3 Kỹ thuật khai thác lò chợ dài

Đối với lò chợ dài có hai hệ thống khai thác là hệ thống khai thác lò chợ dài

theo phƣơng và hệ thống khai thác lò chợ dài theo hƣớng dốc, kỹ thuật khai thác về

cơ bản là giống nhau (Bảng 2.4). Khi khai thác lò chợ dài theo hƣớng dốc, do than

đƣợc vận chuyển bị lệch về phía khung hoặc mặt bên của thành than, làm gia tăng

các vấn đề nhƣ tải trọng của máng cào bị giảm, xích máng cào bị lệch về một phía

và m n xích đứt xích và độ ổn định của vì chống cũng kém hơn. L chợ theo hƣớng

dốc có xu hƣớng nghiêng về phía trƣớc, trọng lƣợng của máy khấu hƣớng về trƣớc,

máy dễ nghiêng về bên khoảng trống dẫn đến làm giảm độ cắt sâu của máy. Mặt

khác, do ảnh hƣởng của trọng lực, than dễ bị hở gƣơng, khí CH4 sẽ chảy ra thành

dòng lớn, dễ tích tụ, đá dễ tràn vào lò chợ. Hệ thống khai thác theo hƣớng dốc chủ yếu phù hợp cho lò chợ khai thác góc nghiêng nhỏ hơn 120.

Bảng 2.4. Tổng hợp so sánh giữa hệ thống khai thác cột dài theo hướng dốc và khai thác cột dài theo phương

TT Chỉ tiêu so sánh

Hệ thống khai thác theo phƣơng

Hệ thống khai thác theo hƣớng dốc

Giống nhau

Quy trình kỹ thuật

Tốt

Kém

Do than vận chuyển phải

Do than vận tải từ trên xuống

Tính ổn định của

lệch khung giàn chống

vì chống

Tận dụng thế năng của góc dốc

Do vận tải không có thế năng

giảm tải cho động cơ và xích

dẫn đến tăng độ hao m n

kéo máng cào

máng cào

Dễ bị xô giàn

Ổn định

Không ổn định

Do máy khấu không phải

Do máy khấu phải nghiêng

nghiêng về l chợ

về phía l chợ

Tính ổn định của

Gƣơng than ít bị hở khoảng

máy khấu

trống

Gƣơng than bị hở nhiều khoảng trống

Hiệu quả khai thác của máy

khấu tốt hơn

khấu kém hơn do máy bị nghiêng vào gƣơng than dễ

gây ra quá tải máy

Khí CH4 dễ xâm nhập và

Khí CH4 khó xâm nhập

tích tụ

Tính ổn định của

Đất đá khó xâm nhập vào khu

khu vực khai thác

khai thác

Đất đá dễ xâm nhập vào khu khai thác

Nƣớc khó ứ đọng trong gƣơng

Nƣớc dễ bị ứ đọng trong gƣơng

Phù hợp với góc dốc dƣới 12

Về biên độ hoạt

Biên độ góc dốc vỉa rộng hơn

độ

động

Nhận xét 2: Phương thức hoạt động của cấu trúc tổ chức sản xuất không chỉ

phụ thuộc vào điều kiện địa chất mà còn phụ thuộc vào sự phù hợp của hệ thống

khai thác, hệ thống chuẩn bị, hệ thống các tính năng của tổ hợp thiết bị.

2.2.2 Phân tích ảnh hưởng của yếu tố công nghệ

2.2.2.1 Mối quan hệ của tổ hợp thiết bị trong không gian lò chợ

Quan hệ kích thƣớc kết hợp giữa máy khấu, máng cào và giàn chống (hình 2.17).

Hình 2.17. Quan hệ kích thước phối hợp giữa các thiết bị tại lò chợ

Xuất phát từ góc độ an toàn, độ rộng không gian không cột trụ từ trụ trƣớc

của vì chống đến gƣơng than càng nhỏ càng tốt, tạo nên kích thƣớc là:

F = B + e + G + x (2-55)

Trong đó:

B – độ cắt sâu của máy khấu, là chiều rộng của tang khấu máy khấu,

mm;

e – khoảng trống giữa gƣơng than và máy khấu, để ngăn tang khấu cắt

vào luồng khấu khi máng cào làm việc ở những chỗ gấp khúc, e = 100 ÷ 200

mm;

x – độ tăng gây ra bởi cột nghiêng, có thể tính theo hình chiếu chiều

cao lớn nhất của cột, mm;

G – chiều rộng của tổ hợp thiết bị vận tải (máng cào):

G = f + s + a + b (2-56)

f – chiều rộng của tang khấu, thƣờng là 150÷240 mm;

s – chiều rộng của máng phần thân, mm;

a – chiều rộng của máng cào và máng dẫn hƣớng, thƣờng là 360 mm;

b – khoảng cách giữa máng cào và cột, để tránh cáp bị nghiền nát khi

máng bị nghiêng hoặc khi uốn quá độ và đảm bảo an toàn cho ngƣời lái máy,

khoảng cách phải lớn hơn 200 ÷ 400mm.

Nếu trụ than đƣợc cắt không đều, máng cào bị lệch, để tránh tang khấu của

máy khấu cắt phải dầm vách, cần có một khoảng cách (d) không đƣợc chống đỡ

giữa đầu vì chống và gƣơng than, khoảng cách này khoảng 200÷400 mm. Khi vỉa

than mỏng lấy giá trị nhỏ, khi vỉa than dầy lấy giá trị lớn.

Chiều dài từ cột chống đến đầu xà đƣợc xác định:

L = F – D – d – x (2-57)

Trên độ cao không gian, độ cao H tối đa của vì chống biểu thị bằng:

H = A + C + t (2-58)

Trong công thức:

t – độ dày của dầm vì chống (xà), mm;

A – tổng chiều cao thân máy khấu, chiều cao của máng cào và chiều

cao của khung dƣới cùng của máy khấu (tính từ tâm máng cào), mm;

C – chiều cao của không gian phía trên thân máy khấu đƣợc xác định

bởi sự dễ vận hành của ngƣời lái và lƣợng vách chìm, mm.

2.2.2.2 Quan hệ giữa năng lực sản xuất của lò chợ cơ giới hóa và thiết bị ngoài lò

chợ cơ giới hóa

Khi lò chợ khấu than không hạ trần thì lƣợng than đi qua thiết bị vận tải ở

lò dọc vỉa trên một đơn vị thời gian sẽ tƣơng đồng với công suất máng cào làm

việc trong lò chợ.

Khi lò chợ CGH có hạ trần than nóc thì năng lực cần đáp ứng của các thiết bị

vận chuyển lò vận tải là lƣu lƣợng máng cào phía trƣớc và phía sau của lò chợ,

đƣợc xác định theo công thức:

( )

(2-59) √( )

Nhận xét 3: Khả năng hoạt động liên tục và sự tương thích giữa các tổ hợp

thiết bị lò chợ quyết định đến hiệu suất làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất lò

chợ cơ giới hóa.

2.3 Trạng thái hoạt động của cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các tác

động bất lợi từ điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ

Khi xem xét tổ hợp thiết bị đƣợc lựa chọn đã hội tụ đủ sự phù hợp về mặt

điều kiện địa chất, không gian kỹ thuật và sự tƣơng thích trong không gian làm

việc, thì cần xét đến những yếu tố tiềm ẩn tác động tiêu cực lên cấu trúc tổ chức

sản xuất [32].

Quá trình vận hành của lò chợ CGH thuận lợi hay khó khăn phụ thuộc rất

nhiều vào điều kiện địa chất - kỹ thuật - công nghệ và các tác động khác. Trạng thái

của các yếu tố dù trực tiếp hay gián tiếp theo hƣớng bất lợi có thể gây ra gián đoạn

hoặc làm giảm năng suất lò chợ.

Những điều kiện bất lợi do điều kiện địa chất gây ra nhƣ vỉa than xuất hiện

đá kẹp, nền lò yếu, nền l có đá trụ nổi lên, lở gƣơng, tụt nóc… mà tổ hợp thiết bị

không thể vƣợt qua đƣợc thì buộc phải dừng máy để xử lý [37, 61]. Những vấn đề

liên quan đến kỹ thuật, công nghệ, phụ trợ tiêu biểu có thể kể đến là: máng cào bị

đứt xích, hỏng giàn chống, mất điện … Nếu coi mỗi yếu tố tác động lên cấu trúc là

một bộ phận, thì n yếu tố tác động lên cấu trúc tổ chức sản xuất sẽ có một hệ thống

N! trạng thái tác động [36, 58, 59, 62].

Coi trạng thái 0 là tất cả n yếu tố tác động lên lò chợ CGH không ảnh hƣởng

tiêu cực, cấu trúc tổ chức hoạt động bình thƣờng. Trạng thái j là bộ phận thứ j đang

trong tình trạng tác động gây bất lợi cho cấu trúc, các bộ phận còn lại bình thƣờng j

= 1, 2, …, n; nếu tại thời điểm t, X(t) = j biểu hiện hệ thống đang trong trạng thái j,

do đó X(t), t ≥ 0 là thời gian thực hiện quá trình [38].

Nếu nhƣ bộ phận thứ j xảy ra ảnh hƣởng tiêu cực, thì trạng thái cấu trúc tổ

chức đƣợc chuyển sang trạng thái j (j = 1, 2, …, n). Khi đó xác suất chuyển đổi

trạng thái aₒj thì λj chính là tần suất sự cố của bộ phận thứ j. Để cấu trúc tổ chức sản

xuất đƣa về trạng thái hoạt động bình thƣờng là trạng thái 0 thì hƣớng chuyển tiếp j

phải đƣợc kích hoạt sửa chữa. Sau khi sửa chữa từ trạng thái j sang trạng thái 0 thì

xác suất sửa chữa, phục hồi là µj (hình 2.18).

Hình 2.18. Sơ đồ chuyển đổi trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất khi gặp tác

động tiêu cực

Ma trận xác suất chuyển đổi trạng thái nhƣ sau:

(2-60)

[ ]

Trong đó:

0 – trạng thái làm việc bình thƣờng;

λj – tần suất xảy ra sự cố của bộ phận thứ j;

µj – khả năng sửa chữa, phục hồi lỗi thứ j về trạng thái 0;

Trong công thức trên có tổng hợp tác động tiêu cực:

(2-61) ∑

Xác suất để chuyển tiếp từ trạng thái j đến trạng thái 0 phụ thuộc vào thông

số định hƣớng trạng thái cố định π = (πₒ, π1, …, πn), khi chuyển các trạng thái tiêu

cực về trạng thái hoạt động bình thƣờng nghĩa là:

{ (2-62)

2.4 Kết luận chƣơng 2

1. Điều kiện tự nhiên (điều kiện địa chất mỏ) là khách quan không thay đổi.

Các thông số kỹ thuật, công nghệ, hệ thống chuẩn bị khai thác, phụ trợ ... của lò chợ

CGH phải đƣợc xây dựng trên cơ sở sự phù hợp với điều kiện địa chất mỏ. Từ đó

thấy rằng điều kiện địa chất mỏ trực tiếp hoặc gián tiếp quyết định đến phƣơng thức

hoạt động của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH.

2. Khả năng hoạt động liên tục và sự tƣơng thích giữa các tổ hợp thiết bị lò

chợ quyết định đến hiệu suất làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH.

3. Không gian, thời gian, hiệu suất và tính liên tục của cấu trúc tổ chức sản

xuất bị tác động bởi các yếu tố tiềm ẩn không xác định đƣợc. Khi các yếu tố tiềm ẩn

xuất hiện và ảnh hƣởng tiêu cực nhƣ gây gián đoạn sản xuất thì cần kích hoạt chế

độ sửa chữa phục hồi µj. Thời gian chờ chuyển trạng thái từ gián đoạn về hoạt động

bình thƣờng gọi là tổn thất thời gian làm việc.

CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CẤU TRÚC TỔ CHỨC

SẢN XUẤT CHO LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA

Điều kiện địa chất mỏ là điều kiện khách quan, tác động trực tiếp hoặc gián

tiếp lên cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH. Mặt khác, công nghệ sử dụng và

phƣơng thức hoạt động của tổ hợp thiết bị cũng đại diện cho một mô hình tổ chức

sản xuất trong lò chợ. Để tăng khả năng chủ động trong sản xuất cần thiết phải giải

quyết đƣợc hai bài toán là:

- Công cụ làm sáng tỏ các điều kiện địa chất mỏ cục bộ (phần này trình bày

cụ thể ở chƣơng 4).

- Xây dựng đƣợc các chỉ số kỹ thuật phản ánh năng lực vận hành của cấu

trúc tổ chức sản xuất.

Tổ hợp thiết bị chính trong lò chợ CGH gồm máy khấu, giàn chống, máng

cào, trong đó máng cào là thiết bị hoạt động phụ thuộc vào khả năng hoạt động của

hai tổ hợp thiết bị còn lại. Do đó các phân tích tính toán về máng cào đã đƣợc ẩn

trong phần đánh giá của hai thiết bị còn lại.

3.1 Các hình thức vận hành của tổ hợp thiết bị lò chợ

3.1.1 Các hình thức làm việc của máy khấu

3.1.1.1 Khấu lát cắt mở luồng và khấu gương của lò chợ cơ giới hóa

Khu vực giao giữa lò chợ và lò dọc vỉa vận tải, thông gió có diện tích trần

lớn, nhiều thiết bị, nhân viên, vật liệu và thiết bị thƣờng xuyên ra vào, cần sử dụng

các vì chống tăng cƣờng. Thời gian mở luồng khấu dài hay ngắn sẽ ảnh hƣởng trực

tiếp tới thời gian chu kỳ và thời gian hoạt động của máy khấu. Công việc khấu lát

cắt mở luồng của lò chợ CGH tƣơng đối phức tạp, lƣợng lao động lớn [18]. Hiện

tại, đây là một trong những yếu tố chính ảnh hƣởng đến năng suất và hiệu quả của

lò chợ CGH.

Một số lò chợ CGH đã phân tích và áp dụng phƣơng pháp khấu than một

chiều. Trong một số điều kiện nhất định, quy trình khấu than một chiều ít bị tác

động hơn và máy khấu chờ ít thời gian hơn trong quá trình khấu than, có thể khấu

than với tốc độ tối đa và tải than tốc độ không tải tối đa (không cần đảo chiều tang

khấu để làm sạch than đáy), hiệu suất tải than cao, ít than nổi trong hầm, trụ

phẳng, lực kéo của máng cào nhỏ, có thể đảm bảo hiệu quả của máy khấu, tiêu thụ

ít năng lƣợng trên mỗi tấn than, có lợi cho việc quản lý vách của lò chợ, cũng có

lợi cho việc ngăn chặn các thiết bị nhƣ máng cào trong l chợ không bị trƣợt, đảm

bảo cho hoạt động của ngƣời lái máy khấu và ngƣời di chuyển vì chống có môi

trƣờng tốt trong điều kiện bụi nhiều. Hai quy trình khấu than đƣợc thể hiện trong

hình 3.1 và 3.2.

a) Khi khấu than một chiều

* Sơ đồ quy trình khấu than một chiều, khấu khám ở một đầu lò chợ:

a- khấu than ở phía vách

b- hiệu chỉnh gƣơng phía trụ, hạ tang đẩy vào gƣơng than

c- tiến hành tạo khám, khấu mở luồng một đầu lò chợ

d- đẩy máng cào sát gƣơng l và tiến hành khấu than chiều ngƣợc lại

Hình 3.1. Sơ đồ quy trình khấu than một chiều khấu mở luồng một đầu lò chợ của máy khấu

Theo quy trình làm việc của lò chợ khấu than bằng hình thức một chiều và

hai chiều, có thể suy ra rằng hai chế độ vận hành tuần hoàn có thể tính toán thời

gian vận hành tuần hoàn trong điều kiện các quy trình đều đáp đứng đƣợc tốc độ

khấu than của máy khấu, theo công thức:

( )

( ) (3-1)

( ) (

- Trƣờng hợp (1): khấu tạo khám ở đầu lò chợ, bên trên khấu than, bên dƣới

) ( ) {

hiệu chỉnh gƣơng.

- Trƣờng hợp (2): khấu tạo khám ở đầu lò chợ, bên dƣới khấu than, bên trên

hiệu chỉnh gƣơng.

- Trƣờng hợp (3): khấu tạo khám từ giữa lò chợ sang hai đầu theo trình

tự hình ∞.

b) Khi khấu than hai chiều và khấu mở luồng ở đầu lò chợ

(3-2) ) ( ) (

Trong công thức (3-1) và (3-2):

T1 – thời gian làm việc trung bình khấu một luồng than của máy khấu

khấu than một chiều, phút;

T2 – thời gian làm việc trung bình khấu than 2 luồng của máy khấu

than hai chiều, phút;

L – chiều dài của lò chợ cơ giới lò chợ, m:

a – chiều dài đoạn khấu mở luồng của lò chợ, m;

Vk – tốc độ xử lý than nổi của máy khấu, m/phút;

Vc1 – tốc độ khấu than đi lên của máy khấu, m/phút;

Vc2 – tốc độ khấu than đi xuống của máy khấu, m/phút;

t1 – thời gian máy khấu điều chỉnh hƣớng và lật tấm chắn than, phút;

t2 – thời gian máy khấu xử lý đầu máy và đuôi máy, phút.

* Sơ đồ khấu than hai chiều, khấu khám ở đầu lò chợ

a- máy khấu than khấu than bình thƣờng ở l đầu

b- máy khấu tạo khám ở một đoạn lò chợ

c- đẩy máng và tiếp tục khấu than về phía đuôi l chợ

d- tiếp tục khấu than bình thƣờng từ đầu dƣới lên đầu trên lò chợ, đẩy máng sát

gƣơng

e- khấu tạo khám ở đầu trên lò chợ

f- đẩy máng đầu trên và khấu theo hƣớng xuống dƣới

g- đẩy máng và khấu than bình thƣờng

Hình 3.2. Sơ đồ quy trình khấu than hai chiều khấu tạo khám đầu lò chợ

Cần lƣu ý rằng, dù cùng là một máy khấu nhƣng tốc độ khấu thay đổi ở mỗi

thời điểm khác nhau sẽ phụ thuộc vào điều kiện khai thác khác nhau. Khi không đạt

tốc độ khấu tối đa thì phải nâng cao trình độ của công nhân, cải thiện trình độ quản

lý, thông qua các hình thức dự báo điều kiện địa chất cục bộ để có giải pháp ứng

phó kịp thời làm cho thời gian dừng máy là ít nhất tăng tính liên tục của cấu trúc tổ

chức sản xuất.

* So sánh hình thức khấu than hai chiều và khấu than một chiều

Phƣơng pháp khấu than hai chiều và khấu than một chiều của lò chợ có các

đặc tính kỹ thuật riêng. Chế độ làm việc của máy khấu than có liên quan đến điều

kiện kết hợp các thiết bị của lò chợ, điều kiện vách và trụ, điều kiện khí CH4, độ

cứng, góc dốc của vỉa than, kích thƣớc l trên, dƣới, chiều cao chiều dài của lò chợ

… nên cần đƣợc vận dụng linh hoạt tùy theo các điều kiện.

Bảng 3.1. So sánh phương thức khấu than 2 chiều và một chiều

TT

Chỉ tiêu

Khấu than 2 chiều

Khấu than 1 chiều

1 Để lại góc than

Để lại góc tam giác

Không để lại góc tam giác

Phân tích trên

phương diện không

gian và thời gian

- Công nghệ khai thác

Phức tạp hơn

Đơn giản hơn

Di chuyển máng và giàn

chống vất vả, nhiều bụi

chống đơn giản, ít bụi than.

- Môi trƣờng làm việc

than. Cƣờng độ làm việc

Cƣờng độ làm việc của công

của công nhân cao

nhân thấp

Khả năng chủ động

Bình thƣờng

Chủ động đáng kể

làm việc trong gương

TT

Chỉ tiêu

Khấu than 2 chiều

Khấu than 1 chiều

Do máng cào luôn đƣợc sử

dụng từ dƣới lên, mỗi lần di chuyển máng cào đầu máy có

thể đƣợc nâng lên 14 ~ 15 cm, có thể bù một phần khoảng

Nhiều nhƣợc điểm hơn khấu 1 chiều

Vận hành máng cào và giàn chống

cách của máng trƣợt xuống dốc, ngăn chặn hiệu quả việc

máng cào và vì chống của l chợ bị trƣợt xuống.

Giảm đáng kể so với khấu 2 chiều

Tỉ lệ tiêu hao nhiên liệu

Sản lượng khi chiều

Thấp hơn

Cao hơn

dài lò chợ dưới 180m

Thấp (6,4%)

Cao (20,04%)

7 Tỉ lệ than cục

Tỉ lệ sự cố cao hơn

Tỉ lệ sự cố thấp hơn

Sự cố máy khấu và bơm dịch

Tỉ lệ mức độ phải hiệu

Tỉ lệ mức độ phải hiệu chỉnh

Khả năng hiệu chỉnh

chỉnh cao

thấp

giàn và máng cào

3.1.1.2 Tổng hợp quan hệ giữa phương thức khấu và phương thức hạ trần

Bảng 3.2. Công thức tính toán thời gian làm việc của chu kỳ liên tục và phương

thức làm việc khác nhau của kỹ thuật cơ giới hóa

Phƣơng

Thời gian thực hiện các

Tốc độ khấu thỏa mãn tốc độ hạ trần

thức chu

công tác trong chu kì

kì

Khấu

than

chiều,1

luồng

khấu,1

luồng

hạ

{

}

trần, khấu 1

đầu và hạ

trần

đầu

còn lại.

Phƣơng

Thời gian thực hiện các

Tốc độ khấu thỏa mãn tốc độ hạ trần

thức chu

công tác trong chu kì

kì

Khấu

than

2 chiều, 2

luồng khấu

1 luồng hạ

trần. khấu 1

{

}

đầu và hạ

trần

đầu

còn lại.

Khấu

than

2 chiều, 2

luồng khấu

1 luồng hạ

trần. khấu

từ giữa lò

{

chợ sang 2

( )

đầu và hạ

trần

từ 2

}

đầu lò chợ

về giữa lò

chợ

Khấu

than

chiều,

khấu đƣợc

2 luồng thì

{

hạ

trần,

( )

khấu

hƣớng và

}

hạ

trần 1

hƣớng

Phƣơng

Thời gian thực hiện các

Tốc độ khấu thỏa mãn tốc độ hạ trần

thức chu

công tác trong chu kì

kì

Khấu

than

1 chiều, 1

luồng khấu

{

1 luồng hạ

trần. khấu 1

( )

}

đầu và hạ

trần

đầu

còn lại.

Chú thích:

Vf – tốc độ khấu than trung bình của lò chợ hạ trần than nóc, m/phút;

l0 – chiều dài đoạn không hạ trần của lò chợ, m;

l – khoảng cách hạ trần yêu cầu di chuyển vì chống chậm trễ, m.

3.1.2 Hình thức hoạt động của giàn chống trong lò chợ cơ giới hóa

3.1.2.1 Hình thức di chuyển giàn chống

Cách di chuyển giàn chống của lò chợ gồm 3 loại: loại di chuyển lần lƣợt

từng vì chống, loại di chuyển cách đoạn và loại di chuyển lần lƣợt theo nhóm..

Loại di chuyển lần lƣợt từng vì chống, là lần lƣợt di chuyển từng vì về phía

trƣớc theo hƣớng kéo của máy khấu, bƣớc di chuyển bằng độ sâu của vết cắt.

Phƣơng pháp này thao tác đơn giản, đảm bảo chất lƣợng vì chống, nhƣng tốc độ di

chuyển chậm, phù hợp với điều kiện đá vách có độ ổn định thấp và tốc độ khấu than

của máy khấu chậm.

Loại di chuyển cách đoạn là sau khi khấu than, vì chống đƣợc chia thành

nhóm, mỗi nhóm có 2÷3 vì chống, trong nhóm các vì chống di chuyển lần lƣợt về

phía trƣớc và các nhóm làm việc song song. Phƣơng pháp này có tốc độ di chuyển

nhanh và đáp ứng nhu cầu máy khấu khấu nhanh, nhƣng chất lƣợng di chuyển của

vì chống không dễ đảm bảo, phù hợp với lò chợ lò chợ CGH năng suất cao có vách

tƣơng đối ổn định.

Loại di chuyển lần lƣợt theo nhóm, là sau khi khấu than, chia vì chống thành

nhóm mỗi nhóm 2÷3 vì, trong mỗi nhóm liên kết với nhau và toàn bộ đƣợc di

chuyển về phía trƣớc, các nhóm sẽ lần lƣợt di chuyển. Phƣơng pháp này có tốc độ

di chuyển nhanh, nhƣng không dễ để đảm bảo chất lƣợng di chuyển của vì chống,

và phù hợp với lò chợ CGH với điều kiện vách, trụ ổn định.

Trong quá trình di chuyển thực tế, thời gian di chuyển vì chống có thể đƣợc

chia thành hai phần: thời gian cung cấp dịch td và thời gian điều chỉnh hoạt động te.

Thời gian te sẽ thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi của phƣơng thức di chuyển vì

chống, hiệu quả tải than của máy khấu, máng cào và mức độ quản lý của lò chợ,

thƣờng coi thời gian điều chỉnh hoạt động te giống nhau trên cùng một lò chợ.

Trong điều kiện tốc độ dòng chảy của trạm bơm nhũ tƣơng và đƣờng kính của

đƣờng ống là không đổi, theo số lƣợng vì chống đồng thời đƣợc tăng lên, trong quá

trình dịch chuyển vì chống, thời gian dịch td đƣợc nhân lên. Do đó, tốc độ dịch

chuyển của mấy loại vì chống có thể đƣợc biểu thị nhƣ sau:

(3-3)

Trong công thức:

VN – tốc độ di chuyển vì chống, m/phút;

N – khi vì chống di chuyển theo hình thức lần lƣợt từng vì là 1, vì

chống di chuyển theo hình thức lần lƣợt di chuyển theo nhóm là số vì chống

trong nhóm, vì chống di chuyển cách đoạn là số lƣợng nhóm dịch chuyển

đồng thời trong lò chợ;

D – khoảng cách trung tâm của vì chống, m;

td – thời gian cấp dịch khi di chuyển vì chống, phút;

te – thời gian điều chỉnh hoạt động của vì chống, phút.

Tốc độ của 3 hình thức di chuyển vì chống này có quan hệ nhƣ sau:

( )

(3-4)

Trong công thức:

N – nếu theo hình thức lần lƣợt di chuyển theo nhóm thì nó là số vì chống

trong nhóm, nếu theo hình thức di chuyển cách đoạn theo nhóm thì nó là số nhóm di

chuyển đồng thời của lò chợ;

Vn – tốc độ di chuyển vì chống của hình thức di chuyển theo nhóm và di

chuyển cách đoạn theo nhóm, m/phút;

Vz1 – tốc độ di chuyển vì chống theo hình thức di chuyển lần lƣợt từng vì

chống, m/phút.

Theo lý thuyết xác suất và thống kê, hàm tuyến tính của các biến ngẫu nhiên

vẫn đƣợc phân bổ bình thƣờng, chỉ có các thông số khác nhau mà thôi. Giá trị trung

bình của hàm phân bổ:

( )

(3-5)

Phƣơng sai trung bình là:

( )

(3-6)

Trong đó:

μ – giá trị trung bình của tốc độ di chuyển lần lƣợt từng vì chống;

– phƣơng sai trung bình của tốc độ di chuyển lần lƣợt từng vì chống.

3.1.2.2 Quan hệ giữa di chuyển giàn chống và hạ trần than nóc

Mỏ than Baodian và mỏ than Xinglongzhuang tại khu vực khai thác

Yanzhou – Trung Quốc đã tiến hành thử nghiệm thực địa so sánh tỷ lệ thu về than

nóc của lò chợ dƣới các hình thức hạ trần khác nhau, và lần lƣợt tiến hành nghiên

cứu thử nghiệm lò chợ CGH hạ trần than nóc theo hình thức hạ 2 luồng khấu than

lần lƣợt cách một vòng, lần lƣợt một vòng, lần lƣợt nhiều v ng. Độ sâu cắt của máy

khấu lò chợ trung bình là 0,6 m và bƣớc hạ trần trung bình là 1,2 m. Kết quả nghiên

cứu thử nghiệm đƣợc thể hiện trong bảng 3.3.

Bảng 3.3. Nghiên cứu lượng ra than theo trình tự hạ than khác nhau của lò chợ

CGH hạ trần than nóc tại khu vực mỏ Yanzhou – Trung Quốc

Lò chợ 5306

Cách thức hạ trần

Hạ trần lần lƣợt Hạ trần 2 lần Hạ trần 1 lần Lò chợ 1308 khai thác hạ trần Hạ trần 2 lần Hạ trần cách vì

Chiều dày trung bình (m) 8,56 8,56 7,94 7,87 7,98

Chiều cao khấu (m) 2,83 2,83 2,75 2,77 2,74

Chiều cao hạ trần (m) 5,73 5,82 5,19 5,1 5,24

Độ tro khô (%) 14,49 14,89 22,74 22,77 21,78

Tỉ lệ đá kẹp (%) 4,96 4,57 4,81 4,56 4,34

Trữ lƣợng huy động (1000 t) 29 2,7 3,4 3,6 38,6

Khối lƣợng khai thác (tấn) 23,537 21,873 33,232 34,703 37,314

Tỉ lệ khai thác (%) 81,9 79,6 83,2 82,6 81,6

Thực nghiệm cho thấy lò chợ CGH than áp dụng phƣơng pháp khấu hai

luồng hạ trần lần lƣợt nhiều lần, tỷ lệ than nóc thu về là cao nhất.

Bảng 3.4. Kết quả phân tích bước hạ trần

Thực trạng hiện trƣờng

Bƣớc hạ trần

Chỉ số hạ trần

Thông số

(m)

Hạ trần 1 lần Hạ trần 2 lần

Tỉ lệ khai thác (%)

97,1 ÷ 100,0

0.6

Độ tro (%)

29,9 ÷ 41,96

Đá kẹp (%)

25 ÷ 43

Tỉ lệ khai thác (%)

96,7 ÷ 97,9

82,37

82,5

0.8

Độ tro (%)

22,4 ÷ 28,34

18,32

18,12

Đá kẹp (%)

13,7 ÷ 22,6

1,63

1,54

Tỉ lệ khai thác (%)

95,6 ÷ 95,7

84,16

87,43

1.0

Độ tro (%)

17,53 ÷ 19,4

Đá kẹp (%)

6,4 ÷ 9,2

1.2

Tỉ lệ khai thác (%)

90,5 ÷ 95

81,6

83,2

Thực trạng hiện trƣờng

Bƣớc hạ trần

Chỉ số hạ trần

Thông số

(m)

Hạ trần 1 lần Hạ trần 2 lần

Độ tro (%)

18,6 ÷ 20,94

21,78

22,74

Đá kẹp (%)

8 ÷ 11,5

4,34

4,81

Tỉ lệ khai thác (%)

85,0 ÷ 90

75,98

1.6

Độ tro (%)

18,01 ÷ 19,89

17,59

17,27

Đá kẹp (%)

9,0 ÷ 11,2

1,39

Từ phân tích trên, theo công suất của máy khấu than, độ sâu cắt đƣợc xác

định là 1,0 m, áp dụng vừa khấu than vừa hạ trần, bƣớc hạ trần cũng là 1,0 m, tỷ lệ

ra than cao và mức năng suất của lò chợ cao.

3.2 Mô hình hóa cấu trúc tổ chức sản xuất theo không gian và thời gian làm

việc của lò chợ cơ giới hóa

3.2.1 Mô hình hóa cấu trúc hoạt động của lò chợ cơ giới hóa theo không gian,

thời gian của cấu trúc tổ chức sản xuất

Thời gian khấu khám dài hay ngắn sẽ ảnh hƣởng trực tiếp tới thời gian

ngừng chờ của máy khấu, khoảng 10 ÷ 30 phút, trình tự xử lý khấu mở luồng phải

tiến hành song song khi máy khấu than và quay trở lại thân lò chợ.Thời gian khấu

mở luồng ảnh hƣởng đến quan hệ kết hợp các công tác khai thác than – di chuyển

vì chống – di chuyển máng cào, khai thác than – hạ than. Khi thời gian khấu khám

đầu (khám chân) tƣơng đối dài, nếu điều kiện vách cho phép, giữa khoảng cách

máy khấu và khu vực hạ trần cho phép thời gian di giàn có độ trễ trong lúc máy

dừng đợi khấu khám, từ đó không ảnh hƣởng đến lần khấu tiếp theo. Do vậy, đối

với hình thức khai thác than khác nhau thì ảnh hƣởng giữa công việc khấu khám

cũng khác biệt.

3.2.1.1 Mô hình hóa cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

Cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH phụ thuộc nhiều vào công tác khấu

than, các hình thức khấu than khác nhau sẽ dẫn đến sự bố trí các công đoạn sản xuất

khác nhau. Đối với lò chợ CGH nói chung và lò chợ CGH không hạ trần nói riêng

tồn tại các hình thức khấu than cơ bản nhƣ sau (hình 3.3):

- Khấu hai chiều, mở luồng đầu lò chợ;

- Khấu một chiều mở luồng đầu lò chợ phải chừa lại góc than hình tam giác;

- Khấu chéo từ giữa lò chợ

a- khấu 2 chiều, mở luồng khấu ở 2 đầu lò chợ b- khấu 1 chiều, mở luồng khấu mở luồng lò chợ

c- khấu 1 chiều từ giữa ra 2 đầu lò chợ

Hình 3.3. Hình dạng cấu trúc tổ chức sản xuất khi khấu than một chiều và hai chiều

3.2.1.2 Mô hình hóa cấu trúc tổ chức sản xuất khi lò chợ hạ trần than nóc

Khi bổ sung thêm công đoạn hạ trần than, lò chợ lúc này có sự khác biệt lớn

so với lò chợ không hạ trần. Công tác tổ chức sản xuất đƣợc xây dựng dựa trên mối

liên hệ về mặt không gian và thời gian giữa công tác khấu và công tác hạ trần. Các

mô hình khấu – hạ trần cơ bản đƣợc áp dụng nhƣ sau:

- Khấu than hai chiều, khấu một luồng khấu (Trong trƣờng hợp hạ trần, hạ

than từ đầu này sang đầu kia);

- Khấu than hai chiều, khấu hai luồng khấu (Trong trƣờng hợp hạ trần, hạ từ

đầu này sang đầu kia)

- Khấu than hai chiều, khấu hai luồng khấu (Trong trƣờng hợp hạ trần, hạ

than từ hai đầu vào giữa hoặc từ giữa ra hai đầu);

- Khấu than một chiều, khấu hai luồng khấu (Trong trƣờng hợp hạ trần, hạ

than từ đầu này sang đầu kia)

- Khấu than một chiều, khấu một luồng khấu (Trong trƣờng hợp hạ trần, hạ

than từ đầu này sang đầu kia). Thƣờng dùng song song khấu một luồng khấu rồi hạ

từ đầu này sang đầu kia hoặc khấu hai luồng khấu rồi hạ từ hai đầu vào giữa, chu kỳ

đó đƣợc trình bày ở hình 3.4.

a- khấu 2 chiều, hạ trần từ hai đầu lò chợ về trung tâm

b- khấu 2 chiều, hạ trần theo hƣớng khấu

Hình 3.4. Hình dạng cấu trúc tổ chức sản xuất khi khai thác cơ giới hóa hạ trần

Các tham số chính của cấu trúc công đoạn sản xuất bao gồm:

T1 – thời gian làm việc trung bình khấu một luồng than của máy khấu

khấu than một chiều, phút;

T2 – thời gian làm việc trung bình khấu than 2 luồng của máy khấu

than hai chiều, phút;

L – chiều dài của lò chợ cơ giới lò chợ, m;

a – chiều dài đoạn khấu mở luồng của lò chợ, m;

Vk – tốc độ di chuyển không tải của máy khấu, m/phút;

Vc1 – tốc độ khấu than đi lên của máy khấu, m/phút;

Vc2 – tốc độ khấu than đi xuống của máy khấu, m/phút;

t1 – thời gian máy khấu điều chỉnh hƣớng và lật tấm chắn than, phút;

t2 – thời gian máy khấu xử lý đầu máy và đuôi máy, phút.

Hệ thống khai thác than trong lò chợ hạ trần than nóc và hệ thống hạ trần

than nóc ngoài sự ảnh hƣởng lẫn nhau phụ thuộc vào cƣờng độ ra than còn có sự

ảnh hƣởng về quan hệ không gian và thời gian.

- Khi áp dụng song song hình thức hạ than một luồng khấu hạ một lần và hai

luồng khấu hạ một lần, trình tự hạ than đƣợc lặp lại từ đầu này sang đầu kia (xem

hình 3.4, b). Giữa quá trình khai thác than và hạ trần than nóc tồn tại mối quan hệ

sau đây:

1/ Sau khi máy khấu hoàn thành khấu mở luồng, đồng thời di chuyển xong

mấy vì chống mới có thể bắt đầu công việc hạ trần than nóc.

2/ Giữa hạ trần than nóc và khấu than, di chuyển vì chống nên giữ khoảng

cách nhất định. Tùy theo điều kiện địa chất mà yêu cầu khoảng cách kéo vì chống

và hạ than không nhỏ hơn 15 ÷ 20 vì chống. Nếu sử dụng hạ than hai vòng, khoảng

cách giữa hai vòng hạ than không nhỏ hơn 5 vì chống. Khoảng cách chậm trễ phụ

thuộc vào độ cứng than nóc, độ dày than nóc, loại vì chống hạ trần than nóc và bƣớc

hạ than. Khoảng cách quá gần sẽ bị xáo trộn khai thác than, di chuyển vì chống và

hạ than và than nóc phá vỡ không hết, khoảng cách quá xa, và sự chậm chễ của quá

trình hạ trần than nóc sẽ ảnh hƣởng đến máy khấu khấu than kéo theo sự sập đổ của

đá vách.

- Khi sử dụng hạ hai luồng, lò chợ sẽ hạ than thành hai phần, máy khấu than

sẽ khấu một luồng khấu than và hạ than một nửa theo chiều ngƣợc lại. Trình tự hạ

than đƣợc thực hiện từ hai đầu đến giữa lò chợ, hạ song song (Xem hình 3.4, a).

Các đặc điểm của quy trình nhƣ sau:

Sau khi máy khấu hoàn thành khấu mở luồng và di chuyển xong mấy vì

chống thì công việc hạ than mới bắt đầu. Khi máy khấu tiến hành chu kỳ khấu than

tiếp theo, trƣớc khi máy khấu đếu vị trí giữa của lò chợ thì mới hoàn thành công

việc hạ trần than nóc nửa lò chợ, nếu không, quá trình hạ trần than nóc sẽ ảnh

hƣởng đến công việc khấu than của máy khấu.

Do thời gian hạ trần than nóc phải tuân theo biến lƣợng ngẫu nhiên của

phân bố trạng thái, hình thức hạ than khác nhau thể hiện tốc độ hạ than cũng khác

nhau, giữa quy trình hạ than, khai thác than và di chuyển vì chống cũng tồn tại

quan hệ hạn chế lẫn nhau. Quy trình hạ than và quy trình khai thác than, di chuyển

vì chống không khớp nhau, sẽ ảnh hƣởng đến tần suất mở máy của máy khấu, hiệu

quả và sản lƣợng của lò chợ.

Quy trình công nghệ của lò chợ bao gồm quy trình khấu than, đẩy máng, di

chuyển vì chống và khấu đầu. Giữa các quy trình này bị hạn chế và ảnh hƣởng lẫn

nhau về thời gian và không gian, có sự tác động qua lại. Cần phải lấy quá trình

khấu than làm cốt lõi, và quá trình di chuyển vì chống và vận chuyển than phải

hoạt động theo năng lực của máy khấu, nếu không sẽ trở thành yếu tố hạn chế sản

lƣợng của lò chợ.

3.2.2 Mối quan hệ không gian và thời gian giữa các tổ hợp thiết bị trong cấu trúc

tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa

3.2.2.1 Mối quan hệ trong không gian lò chợ

Theo mối quan hệ tƣơng hỗ và hình thức làm việc của lò chợ CGH, có rất

nhiều phƣơng thức kết hợp các phƣơng án tối ƣu hóa công nghệ của lò chợ, có thể

phân thành nhiều cách kết hợp khác nhau với các cấp khác nhau và thông số khác

nhau nhƣ hình thức khấu than, hình thức xúc, hình thức kết hợp giữa chống đỡ và di

chuyển vì chống; sự kết hợp giữa các quy trình làm việc của lò chợ hạ trần than nóc

ngoài các cấp ở trên, còn có các cấp nhƣ trình tự khai thác, bƣớc hạ than, phƣơng

thức hạ than ... Phƣơng thức kết hợp các quy trình làm việc của lò chợ CGH đƣợc

trình bày ở hình 3.5.

Hình 3.5. Sơ đồ khối tương tác trong không gian giữa các tổ hợp thiết bị cơ giới hóa

Cốt lõi của cấu trúc sản xuất là phối hợp giữa ba quy trình gồm: khai thác

than, đẩy máng cào và di chuyển vì chống trong lò chợ.

3.2.2.2 Tương tác kịp thời giữa các tổ hợp thiết bị

Tƣơng tác kịp thời giữa các tổ hợp thiết bị là: khai thác than → di chuyển vì

chống → đẩy máng cào. Quy trình chống đỡ chậm trễ là: khai thác than → đẩy

máng cào → di chuyển vì chống.

Lò chợ CGH thƣờng sử dụng hình thức chống đỡ kịp thời. Khi lò chợ CGH

với vách ổn định và diện tích hở cho phép lớn cũng có thể áp dụng phƣơng pháp

chống đỡ chậm trễ.

Công việc di chuyển vì chống đƣợc thực hiện sau khi máy khấu đã khấu

than, mục đích của là che phần vách bị hở ra và cho phép máy khấu khấu than liên

tục. Đối với lò chợ thƣờng sử dụng hình thức chống đỡ kịp thời để đảm bảo an toàn

cho hoạt động khai thác, phải giữ khoảng cách an toàn tối thiểu giữa di chuyển vì

chống và máy khấu than Lmin, thƣờng thì khi tang khấu phía sau của máy khấu khấu

than với khoảng cách 2 vì chống thì mới có thể di chuyển vì chống.

3.2.2.3 Tương tác chậm trễ giữa các tổ hợp thiết bị

Việc di chuyển vì chống có thể tiến hành sau đoạn gấp khúc của máng cào,

khoảng cách an toàn tối thiểu giữa di chuyển vì chống và tang khấu phía sau của

máy khấu khấu than Lmin, tùy thuộc vào độ sâu của máy khấu than và đặc điểm kết

cấu của máng cào, thƣờng là khoảng 25 m.

Khoảng cách tối đa Lmax của máy khấu than khi chống đỡ chậm trễ, điều

này phụ thuộc vào độ ổn định của vách, độ cắt sâu của máy khấu và chiều dài của

thân máy khấu. Khi vách cực kỳ không ổn định (đặc biệt là máy khấu đi qua vùng

đứt gãy...), khoảng cách cho phép di chuyển vì chống và máy khấu rất nhỏ, nếu

không các sự cố hở vách hoặc sẽ xảy ra do diện tích lộ trần lớn, lúc này, tốc độ

khấu than của máy khấu phải phù hợp với tốc độ di chuyển của vì chống, khả năng

sản xuất của máy khấu sẽ bị hạn chế bởi tốc độ di chuyển của vì chống. Đối với

vách ổn định trung bình, khi khấu than cho phép thời gian và diện tích lộ trần nhất

định, di chuyển vì chống có thể trì hoãn khoảng cách khấu than nhất định. Kinh

nghiệm thực tế đo đƣợc tại hiện trƣờng, khi máy khấu đến đầu lò chợ, sử dụng

thời gian máy khấu dừng máy để chuyển hƣớng có thể bắt kịp khoảng cách bị

chậm của vì chống, nghĩa là khoảng cách L từ vì chống di chuyển cuối cùng đến

tấm chắn than của máy khấu phải đƣợc giữ trong một phạm vi khoảng cách nhất

định. Đối với vách ổn định, đặc biệt là vách cứng, nếu sử dụng sơ đồ khấu than hai

chiều, quá trình di chuyển vì chống có thể đƣợc hoàn thành trong thời gian máy

khấu tiến hành khấu mở luồng và có thể tránh đƣợc một số hạn chế trong quá trình

di chuyển vì chống.

Nhận xét 1. Trong điều kiện thuận lợi tốc độ hoạt động của cấu trúc tổ chức

sản xuất phụ thuộc vào tốc độ của công tác chậm nhất. Trong điều kiện không

thuận lợi, xảy ra gián đoạn sản xuất, tốc độ hoạt động của cấu trúc tổ chức sản

xuất phụ thuộc vào tốc độ phục hồi, sửa chữa để đưa trạng thái lỗi về trạng thái

hoạt động bình thường.

3.3 Nghiên cứu xây dựng mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ

giới hóa

Công tác sản xuất trong mỏ hiện nay đƣợc chia theo nhiều khối hoạt riêng

biệt nhƣ khối mặt bằng, khối vận tải, khối cơ điện, ... [30]. Mục tiêu của các khối là

phục vụ sản xuất hiệu quả, tuy nhiên có những lúc xảy ra xung đột gây ách tắc sản

xuất. Do đó, vai trò của tổ chức sản xuất là điều hòa hoạt động nhịp nhàng của các

khối này. Trong lò chợ CGH, dựa vào các đặc điểm trong sản xuất nhƣ điều kiện địa

chất mỏ, khả năng cung ứng nguyên nhiên vật liệu, khả năng vận tải, ... Cấu trúc sản

xuất sẽ đóng vai tr điều tiết các hoạt động sản xuất [44]. Trên cơ sở đó, luận án xây

dựng sơ đồ khối mối quan hệ logic giữa các khâu sản xuất, đó cũng là nền tảng để

phát triển nghiên cứu sâu về cấu trúc tổ chức sản xuất trong lò chợ CGH.

Từ sơ đồ khối mối quan hệ logic nội dung nghiên cứu nhƣ hình 3.6 cho thấy

để có đƣợc cấu trúc tổ chức sản xuất phù hợp, dựa trên các tài liệu địa chất có sẵn là

chƣa đủ, mà cần có các công tác dự báo khác để hình thành nên tham số tổng hợp

của lò chợ CGH.

Hình 3.6. Sơ đồ khối mối quan hệ logic của nội dung nghiên cứu

3.3.1 Xây dựng mô hình cấu trúc sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa

Khi điều kiện địa chất mỏ thuận lợi, quá trình khấu than và di chuyển vì

chống trong lò chợ diễn ra khớp nhau, tƣơng ứng là máng cào phải hoạt động theo

hai thiết bị trên. Nếu không khớp, dẫn đến hiện tƣợng khoảng cách giữa máy khấu

và di chuyển vì chống sẽ quá lớn hoặc quá nhỏ, máy khấu sẽ phải dừng chờ hoặc

công nhân di chuyển vì chống sẽ bị nhàn rỗi. Khi sự chậm trễ của vì chống gây ra

khoảng cách quá lớn, máy khấu phải ngừng hoạt động để đợi di chuyển giàn, khi

số giàn đợi di chuyển nhỏ hơn Nmin, công nhân di chuyển vì chống sẽ nhàn rỗi

(hình 3.7).

Hình 3.7. Mô hình cấu trúc hoạt động của tổ hợp thiết bị khấu – chống trong lò chợ

(máng cào phải hoạt động theo hai thiết bị trên)

Máy khấu tƣơng đƣơng với vị trí số 1, đối tƣợng làm việc là than đợi khấu,

thời gian phục vụ là thời gian cần thiết để máy khấu khấu xong một đoạn lò, hoạt

động di chuyển vì chống là vị trí số 2 (máng cào phải di chuyển theo hai thiết bị

trên), thời gian phục vụ là thời gian di chuyển của mỗi vì chống. Vì chống đợi

giữa máy khấu và công nhân di chuyển vì chống là tổ, khi số vì chống đợi di

chuyển đạt Nmax.

3.3.1.1 Xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

a) Cấu trúc quy trình làm việc

Đối với lò chợ CGH hạ trần than nóc, giữa khai thác than và di chuyển vì

chống ngoài mối quan hệ nhƣ nói ở trên ra thì thời gian hạ trần của khai thác than

và di chuyển vì chống cũng tồn tại quan hệ phối hợp nhất định.

Cấu trúc làm việc của lò chợ tƣơng ứng với sơ đồ quy trình làm việc đƣợc

thể hiện trong hình 3.8.

a- Cấu trúc tổ chức quy trình sản xuất khi khấu hai chiều

b- Cấu trúc tổ chức quy trình sản xuất khi khấu một chiều

Hình 3.8. Sơ đồ một số cấu trúc quy trình làm việc của chu kỳ khai thác điển hình

b) Xây dựng mô hình “điểm nút tuần hoàn” cho cấu trúc tổ chức sản xuất

Coi mỗi tổ hợp thiết bị là một thành tố trong trong cấu trúc sản xuất than lò

chợ thì trình tự cấu trúc sẽ vận hành theo dây chuyền rời rạc. Nghĩa là mỗi một

khâu trong cấu trúc là một “điểm nút”. Để hoàn thành mỗi điểm nút này thì các

khâu phải thực hiện hết quy trình làm việc của nó trong thời gian – không gian cụ

thể của lò chợ. Mô hình “điểm nút tuần hoàn” cho l chợ CGH đƣợc trình bày

trong hình 3.9.

Hình 3.9. Sơ đồ mạng “điểm nút tuần hoàn” khi khấu không hạ trần

Trong hình 3.9 các bƣớc 1, 4, 6, 9, 11, 13, 15 là các nút chung và quá trình

làm việc này tiếp tục ở đây trong một thời gian, các bƣớc 2, 3, 5, 7, 8, 10, 12, 14, 17

là nút xếp hàng, có chức năng tiến hành thống kê và mô phỏng. Chức năng thống kê

có thể lũy kế số lƣợng quy trình đang đợi làm việc. Là căn cứ để phán đoán trình tự

công việc trƣớc và công việc sau có thể tiến hành hay không. Bƣớc 16 là “nút kiểm

soát” có chức năng giám sát và kiểm soát, nó có thể thông qua số nút đi vào để kiểm

soát mô hình, chẳng hạn nhƣ l chợ có đạt đến điểm cuối hay không, khấu than có

đạt đến độ sâu quy định hay không, hoạt động của quy trình mô phỏng có tiếp tục

hay không.

Nút 1 đại diện cho quá trình khấu than của máy khấu. Điều kiện cần thiết để

máy khấu than cho phép khấu than là từ vì số 0 đến vì chống cuối của lò chợ, khoảng

cách giữa máy khấu và vì chống nhỏ hơn 10 cái, khi khoảng cách trên lớn hơn 10 cái

thì máy khấu bắt buộc phải dừng chờ. Nút 4 đại diện cho quá trình di chuyển vì

chống, khi số lƣợng vì chống trong trạng thái chờ di chuyển giữa máy khấu và công

nhân di chuyển từ 2÷10 cái, công nhân có thể di chuyển vì chống, khi nhỏ hơn 2 cái,

công nhân phải dừng di chuyển vì chống. Khi máy khấu đến đầu lò chợ (ở vị trí vì

chống 0 hoặc vì cuối cùng), máy khấu sẽ dừng máy để đổi chiều (nút 6) và thời gian

tính bằng phút. Nút 8 thể hiện quy trình đổi chiều khấu than của máy khấu, khi lò chợ

đẩy máng cào đến vị trí quy định, máy khấu có thể đổi chiều. Máy khấu hoàn tất việc

đổi chiều khi máy khấu đến vị trí cắt sâu quy định. Máy khấu ngừng máy chuyển

hƣớng và đợi khấu mở luồng lò chợ (nút 11), sau khi đợi khấu mở luồng xong, lò chợ

và máng cào sẽ thành một đƣờng thẳng, hoàn thành công tác di chuyển vì chống bị

chậm trễ, máy khấu có thể chuyển hƣớng khấu than góc tam giác (nút 13), sau khi đợi

máy khấu chuyển hƣớng khấu góc tam giác đạt khấu mở luồng xong, máy khấu

chuyển hƣớng (nút 15) hoàn thành một chu kỳ. Ghi lại chỉ tiêu về thời gian một chu

kỳ, thời gian máy khấu ngừng đợi di chuyển vì chống trong một chu kỳ, thời gian

máng cào ngừng do quá tải, thời gian máy khấu đợi khấu mở luồng và tỷ lệ mở máy

của máy khấu, đồng thời phán đoán xem mô phỏng có tiếp tục tiến hành đƣợc hay

không (nút 16).

3.3.1.2 Xây dựng cấu trúc tổ chức sản sản xuất lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc

a) Cấu trúc quy trình làm việc

Đối với lò chợ hạ trần than nóc, quy trình làm việc phía trƣớc của lò chợ sẽ

tƣơng đồng với quy trình hạ than và máng cào sau. Trình tự hạ than gồm:

- Hạ than từ đầu l này sang đầu lò kia. Quy trình khai thác và hạ than lần

lƣợt, bƣớc hạ than trƣớc khi máy khấu đổi chiều khấu luồng khấu tiếp theo. Trong

trƣờng hợp điều kiện cho phép sẽ hạ than cách đoạn và thành nhiều v ng nhƣng vẫn

đáp ứng đƣợc chiều hạ từ đầu l này sang đầu còn lại.

- Hạ than từ hai đầu vào giữa chia lò chợ thành hai phần song song. Quá

trình hạ than bị chậm lại sẽ tiến hành song song với các trình tự khai thác, di chuyển

vì chống, đẩy về phía trƣớc để lại một khoảng cách nhất định.

Hình 3.10. Cấu trúc quy trình làm việc của lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc

ngược chiều khấu

Hình 3.11. Cấu trúc quy trình làm việc của lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc từ giữa lò chợ

100

b) Mô hình cấu trúc “điểm nút tuần hoàn” khi lò chợ khấu than hạ trần

Hình 3.12. Mô hình “điểm nút tuần hoàn” khi khấu hạ trần than nóc

Nút 1 đại diện cho quá trình khấu than của máy khấu. Điều kiện cần thiết để

máy khấu than cho phép khấu than là từ 0 đến vì chống cuối của lò chợ, khoảng

cách giữa máy khấu và vì chống trong khoảng 15 vì, khi số lƣợng vì chống đợi di

chuyển lớn hơn 15 vì, máy khấu bắt buộc phải dừng chờ. Khi máy khấu khấu đến

đoạn giữa, phán đoán xem nửa còn lại đã hạ than xong chƣa, nếu chƣa hạ xong,

máy khấu đợi hạ than ở đoạn giữa, nếu không thì tiếp tục khấu từ giữa ra đầu. Nút 4

đại diện cho quá trình di chuyển vì chống, khi số lƣợng vì chống chờ di chuyển giữa

máy khấu và công nhân di chuyển vì chống từ 2 ÷ 15 vì, có thể di chuyển vì chống,

khi nhỏ hơn 2 vì, dừng di chuyển vì chống, tốc độ di chuyển theo trạng thái phân

bổ, thông số phân bổ của mỗi hình thức di chuyển vì chống khác nhau là khác nhau.

Sau khi di chuyển đƣợc 15 vì, công việc hạ than bắt đầu (nút 7), theo nhiều hình

thức hạ than, tốc độ hạ than cũng khác nhau. Khi máy khấu đi tới đầu lò thì ngừng

để đổi chiều (nút 9), thời gian ngừng máy đổi chiều tính bằng phút. Nút 11 thể hiện

quy trình đổi chiều khấu than của máy khấu, khi lò chợ đẩy máng cào đến vị trí quy

101

định (ở vị trí cách phần đầu 16 vì chống), máy khấu có thể đổi chiều, khi máy khấu

đến vị trí cắt sâu quy định, máy khấu hoàn tất việc đổi chiều. Máy khấu ngừng máy

chuyển hƣớng và đợi khấu mở luồng lò chợ (nút 11), sau khi đợi khấu mở luồng

xong, lò chợ và máng cào sẽ thành một đƣờng thẳng, hoàn thành công tác di chuyển

vì chống bị chậm trễ, máy khấu có thể chuyển hƣớng khấu than góc tam giác (nút

13), sau khi đợi máy khấu chuyển hƣớng khấu góc tam giác thì khấu mở luồng

xong, máy khấu chuyển hƣớng (nút 17) hoàn thành một chu kỳ. Ghi lại chỉ tiêu về

thời gian một chu kỳ, đồng thời phán đoán xem mô phỏng có tiếp tục tiến hành

đƣợc hay không (nút 18).

Nhận xét 2. Các công tác trong không gian lò chợ CGH phụ thuộc vào loại

hình, kích cỡ vỉa, hình thức vận hành của tổ hợp thiết bị, phương thức bố trí công

việc. Từ mô hình “các điểm nút tuần hoàn” có thể xác định được vị trí, mức độ thời

gian xảy ra gián đoạn và thời gian làm việc của từng tổ hợp thiết bị trong không

gian lò chợ hay là không gian của cấu trúc tổ chức sản xuất.

3.3.2 Mô phỏng các trạng thái làm việc trong cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ

giới hoá

Do ảnh hƣởng của các yếu tố khác nhau nhƣ điều kiện địa chất, điều kiện

thiết bị, trình độ kỹ thuật và trình độ quản lý, các quy trình làm việc của lò chợ có

đƣợc thực hiện đầy đủ hay không, thực hiện khi nào, thời gian thực hiện ngắn hay

dài sẽ không đƣợc xác định chắc chắn, để có thể xem xét hết các yếu tố ngẫu nhiên,

nâng cao độ tin cậy của việc tính toán, và phƣơng pháp mô phỏng máy tính có thể

đƣợc sử dụng để giải quyết thời gian vận hành chu kỳ.

Mô phỏng của mô hình mạng lƣới tuần hoàn là một mô phỏng rời rạc, kết

hợp phƣơng pháp bƣớc thời gian dài với phƣơng pháp bƣớc thời gian ngắn nhất.

Quá trình mô phỏng chính áp dụng phƣơng pháp bƣớc thời gian dài, hoạt động của

hệ thống thiết bị và thời gian lỗi, sử dụng phƣơng pháp bƣớc thời gian ngắn nhất, để

có thể kịp thời phán đoán những phát sinh trong hệ thống, mà không bỏ sót bất kỳ

một việc nào ảnh hƣởng đến tính xác thực của kết quả.

102

3.3.2.1 Mô phỏng trạng thái vận hành máy khấu than trong gương

Ban đầu, đó là thời gian bắt đầu của một ca sản xuất của lò chợ, do đó thời

gian mô phỏng bằng không, và máy khấu ở một đầu của lò chợ, khi tất cả các điều

kiện cần thiết để thực hiện quy trình đó đã đầy đủ thì có thể bắt đầu quy trình. Sau

đó, theo quy trình này, thời gian cần thiết để hoàn thành tốc độ hoặc liên tục (loại

xác định hoặc loại ngẫu nhiên), giá trị biến ngẫu nhiên đƣợc xác định tƣơng ứng

theo hàm phân phối và tính thời gian kết thúc (thời gian kết thúc = thời gian hiện tại

+ thời gian duy trì).

a) Tốc độ vận hành của máy khấu

Tốc độ hoạt động V của máy khấu trong thời gian sản xuất là một biến ngẫu

nhiên liên tục. Theo phân tích thống kê và kết quả kiểm tra của dữ liệu đo đƣợc, V ~

N (μ, ), μ là giá trị tốc độ vận hành trung bình (m/phút), là phƣơng sai tốc độ vận

hành trung bình (m/phút). Khi đã biết bình thƣờng, có thể dùng công thức dƣới để

đạt đƣợc tốc độ vận hành của máy khấu V tại một thời điểm nhất định, để nó tuân

theo phân bố bình thƣờng.

Tốc độ vận hành của máy khấu đƣợc xác định theo công thức:

(3-7) √ (∑ )

Trong đó:

ξi – số ngẫu nhiên phân bổ đồng đều của khoảng (0, 1), đƣợc tạo

bằng cách sử dụng câu lệnh hàm ngẫu nhiên tiêu chuẩn hoặc phƣơng pháp

quy nạp;

Thời gian không sản xuất của máy khấu, chẳng hạn nhƣ khi d ng

trống đƣợc hạ xuống hoặc thay đổi phƣơng hƣớng vị trí, tốc độ vận hành của

nó thƣờng đƣợc lấy một giá trị nhất định.

b) Thời gian vận hành và thời gian tạm dừng của máy khấu

Thời gian dừng cố định của máy khấu có thời gian thay ca, thời gian bảo trì

theo kế hoạch, thời gian không sản xuất... tất cả đều là giá trị cố định. Chúng phụ

thuộc vào hệ thống làm việc và kế hoạch vận hành đƣợc quy định. Hoạt động vận

103

hành liên tục của máy khấu sau mỗi lần khởi động và thời gian tạm dừng do sự cố ở

giữa quá trình là các biến ngẫu nhiên, thƣờng tuân theo quy luật phân bổ chỉ số âm.

Theo phân tích thống kê của dữ liệu đo đƣợc giá trị đặc trƣng phân bổ chỉ số

âm r1 và r2 của thời gian vận hành và dừng máy của máy khấu, sử dụng phƣơng

pháp biến đổi nghịch đảo để tạo ra một số ngẫu nhiên phân bổ chỉ số âm, có thể thu

đƣợc bằng các tính toán sau để có đƣợc thời gian chạy liên tục t1 và thời gian tạm

dừng t2 tại một thời điểm nhất định:

(3-8)

(3-9)

Trong đó: ξ1 và ξ2 – số ngẫu nhiên phân bổ đồng đều của khoảng (0, 1).

3.3.2.2 Mô phỏng quá trình di chuyển vì chống của lò chợ cơ giới hóa

Theo kết quả chƣơng 2, giá trị trung bình của hàm phân phối là:

( )

(3-10)

Phƣơng sai trung bình là:

( )

(3-11)

Trong đó:

μ – giá trị tốc độ di chuyển trung bình theo hình thức lần lƣợt từng vì

chống thực tế đo đƣợc, m/phút;

– phƣơng sai tốc độ di chuyển trung bình theo hình thức lần lƣợt

từng vì chống thực tế đo đƣợc, m/phút;

td – thời gian cấp lòng cho mỗi vì chống, phút;

te – thời gian điều chỉnh thao tác của mỗi vì chống, phút;

N – số nhóm vì chống di chuyển cùng lúc.

Theo mối quan hệ trên, các phƣơng pháp làm việc khác nhau của lò chợ có

thể tạo ra các số ngẫu nhiên khác nhau của tốc độ di chuyển vì chống. Trong

chƣơng trình mô phỏng, nếu khoảng cách của máy khấu than sau khi vì chống bị

104

chậm trễ nhỏ hơn khoảng cách tối thiểu cho phép Lmin, dừng di chuyển vì chống,

thông kê thời gian nhàn rỗi của công nhân di chuyển vì chống, máy khấu sẽ khấu

than bình thƣờng; nếu khoảng cách của máy khấu than sau khi vì chống bị chậm trễ

lớn hơn hoặc bằng khoảng cách tối thiểu cho phép Lmin, nhỏ hơn hoặc bằng khoảng

cách tối đa cho phép Lmax, vì chống di chuyển bình thƣờng, thống kê thời gian bận

di chuyển vì chống của công nhân, máy khấu sẽ ngừng máy chờ, thống kê thời gian

ngừng máy.

3.3.2.3 Mô phỏng quy trình hạ than khi lò chợ khấu hạ trần than nóc

Do thời gian hạ than của mỗi vì chống ở trạng thái bình thƣờng, tốc độ hạ

than là:

(3-12)

Trong đó:

Vf – tốc độ hạ than khi hạ than một cửa, m/phút;

tf – thời gian hạ than của mỗi vì chống, phút;

b – chiều rộng vì chống, m.

Suy ra tốc độ hạ than Vf cũng ở trạng thái bình thƣờng, đƣợc biểu thị bằng

giá trị kỳ vọng trung bình μf và phƣơng sai trung bình f. Khi hạ than bằng hình

thức hạ than nhiều cửa cùng lúc, tốc độ hạ than đƣợc miêu tả phân bổ trạng thái

bình thƣờng bằng giá trị trung bình nf.μf và phƣơng sai trung bình nf. f, nf là số cửa

hạ than cùng lúc. Trong quá trình mô phỏng, khi khoảng cách giữa vị trí di chuyển

vì chống và vị trí hạ than lớn hơn khoảng cách tối thiểu di chuyển vì chống sau khi

hạ than bị chậm trễ, lúc này bắt đầu hạ than, phải thống kê thời gian hạ than của

công nhân; khi khoảng cách giữa vị trí di chuyển vì chống và vị trí hạ than nhỏ hơn

khoảng cách tối thiểu di chuyển vì chống sau khi hạ than bị chậm trễ, lúc này không

thể hạ than, thống kê thời gian nhàn rỗi của công nhân hạ than. Khi máy khấu đi đến

đầu lò chợ, nếu chƣa hoàn thành việc hạ than, bắt buộc máy khấu phải dừng chờ ở

đầu lò chợ, thống kê thời gian dừng chờ của máy khấu do hạ than chậm trễ gây ra.

105

3.4 Trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa

Từ những phân tích của chƣơng 2 cho thấy tác động lên cấu trúc tổ chức sản

xuất gồm ba nhóm chính là nhóm các điều kiện tự nhiên, nhóm các điều kiện kỹ

thuật – công nghệ. Quá trình khai thác mỏ là quá trình làm việc với những yếu tố

tiềm ẩn, tác động lên cấu trúc tổ chức sản xuất gồm hai nhóm chính là nhóm các

điều kiện tự nhiên, nhóm các điều kiện kỹ thuật – công nghệ [39]. Nếu ta coi mỗi

nhóm này là một bộ phận của cấu trúc tổ chức, mỗi tác động tiêu cực đủ gây ra gián

đoạn, giảm năng suất của hệ thống thì phải kích hoạt trạng thái sửa chữa, khắc phục

để đƣa cấu trúc trở về hoạt động bình thƣờng. Nhóm các yếu tố ảnh hƣởng cùng

loại vào với nhau ta đƣợc 3 nhóm chính là:

- Nhóm ảnh hƣởng từ các yếu tố tự nhiên gồm: Đứt gãy, phay phá, uốn nếp,

đá vây quanh, trụ - vách vỉa, góc dốc, chiều dày vỉa, …

- Nhóm ảnh hƣởng từ điều kiện kỹ thuật gồm: Hệ thống các công trình, thiết

bị phụ trợ, hệ thống cung ứng vật tƣ, vật liệu, cung ứng điện, nƣớc, cấp dịch, …

- Nhóm ảnh hƣởng từ điều kiện công nghệ gồm các tổ hợp thiết bị trong lò

chợ CGH.

Nếu ta coi mỗi nhóm này là một bộ phận của cấu trúc tổ chức, mỗi tác động

tiêu cực đủ gây ra gián đoạn, giảm năng suất của hệ thống, thì phải kích hoạt trạng

thái sửa chữa, khắc phục để đƣa cấu trúc trở về hoạt động bình thƣờng (trạng thái

0). Quy định nhƣ sau:

- Trạng thái 0 là biểu thị cả 3 bộ phận đều bình thƣờng.

- Trạng thái 1 biểu thị bộ phận số 2 và 3 vẫn hoạt động bình thƣờng, bộ phận

1 xảy ra sự cố.

- Trạng thái 2 biểu thị 3 bộ phận xảy ra sự cố đồng thời và một bộ phận hoạt

động bình thƣờng.

- Trạng thái 3 biểu thị cả 3 bộ phận đều xảy ra sự cố.

Không gian trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất đƣợc thể hiện

trên hình 3.13 và ma trận xác định chuyển đổi về trạng thái hoạt động bình thƣờng

(trạng thái 0).

106

Hình 3.13. Phân bố trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất

Ma trận trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất đƣợc mô tả nhƣ sau:

] (3-13) [

( ) ( ) ( )

( ) Giải ma trận trên đƣợc:

( ) ( ) ( )

(3-14)

( )

(3-15)

(3-16)

có:

(3-17)

(3-18)

(3-19)

(3-20) A = 1 – (1 – A1).(1 – A2)

Trong đó:

107

A – ma trận trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất;

Tth – thời gian hoạt động thực của cấu trúc tổ chức sản xuất;

Tkl – thời gian khai thác theo chiều từ l chân lên l đầu;

Tkx – thời gian khai thác theo chiều từ l đầu xuống lò chân;

λi – tần suất xảy ra lỗi của thành phần thứ i trong hệ thống;

μi - khả năng sửa chữa lỗi của thành phần thứ i đƣa về trạng thái bình

thƣờng 0.

Nhận xét 3: Thông qua hình 3.13 cho thấy, thời gian gián đoạn chính là thời

gian phục hồi sự cố từ các trạng thái lỗi về trạng thái hoạt động bình thường. Thời

gian làm việc với năng suất < 100% là thời gian xuất hiện sự cố nhưng sự cố đó

không gây gián đoạn sản xuất. Như vậy, trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất bị

tác động bởi hai yếu tố chính là thời gian làm việc thiếu hiệu quả và thời gian gián

đoạn làm việc.

3.5 Xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất theo thời gian làm việc của lò chợ cơ

giới hoá

3.5.1 Xây dựng thuật toán cơ sở tính thời gian làm việc hiệu quả

Khi đặt lò chợ CGH làm hạt nhân trung tâm của cấu trúc sản xuất, thì bất kỳ

thay đổi nào liên quan đến khu vực này đều dẫn đến sự thay đổi về hiệu quả hoạt

động của lò chợ. Hiệu quả này đƣợc đánh giá qua nhiều yếu tố nhƣ mức độ an toàn,

các chỉ tiêu về mặt kinh tế - kỹ thuật, ... Việc tối ƣu hóa các yếu tố liên quan là nhu

cầu cần thiết phải giải quyết đối với các lò chợ CGH trong xu thế phát triển tất yếu

của ngành khai thác mỏ hiện nay [46-48].

Cƣờng độ khấu đƣợc coi là yếu tố định hƣớng chức năng tuyến tính mô tả

mối quan hệ giữa sản lƣợng và hiệu quả khai thác trong các lò chợ. Mối quan hệ đó

đƣợc trình bày dƣới dạng biểu đồ xác định tầm quan trọng và ảnh hƣởng của thời

gian làm việc có hiệu quả vào sản lƣợng khai thác thu đƣợc. Cần thiết phải nâng cao

thời gian hoạt động hiệu quả, rút ngắn thời gian thực hiện những công đoạn gián

đoạn, ách tắc sản xuất cao.

108

Trong khai thác các mỏ than bằng công nghệ CGH đồng bộ thì việc chọn lựa

máy móc thiết bị phù hợp với điều kiện khai thác là tất yếu. Tuy nhiên có rất nhiều

yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất thực tế của lò chợ. Yếu tố đặc biệt quan trọng là thời

gian làm việc hiệu quả (Te), đây là thời gian mà trong đó quá trình sản suất có thể

đƣợc thực hiện liên tục, tức là loại trừ đi thời gian bị gián đoạn do việc dừng, hạ và

tiến hành sửa chữa công nghệ đƣợc sử dụng trong các lò chợ. Việc gia tăng thời gian

làm việc hiệu quả tất yếu sẽ dẫn đến sự gia tăng sản lƣợng của gƣơng l chợ [54-57].

Để đánh giá đƣợc thời gian làm việc hiệu quả của lò chợ, cần thiết phải xác

định một cách chi tiết, cụ thể các điều kiện áp dụng và công nghệ đƣợc sử dụng ở lò

chợ. Xây dựng hệ thống các yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian làm việc hiệu quả của

lò chợ giúp cho ngƣời điều hành, quản lý và công nhân lao động trực tiếp có thể

nắm đƣợc ý nghĩa của chúng, từ đó đề ra các biện pháp sản xuất thực tế phù hợp

nhằm gia tăng thời gian làm việc hiệu quả nói trên.

Đối với từng loại hình công nghệ khai thác mỏ khác nhau sẽ có những

phƣơng pháp đánh giá khác nhau về ảnh hƣởng của thời gian làm việc hiệu quả

của lò chợ tới sản lƣợng khai thác của lò chợ. Các phƣơng pháp đánh giá này đã

đƣợc xây dựng, phát triển và mô tả trong một số nghiên cứu hiện nay, mô hình

thuật toán cơ sở để tính toán thời gian hiệu quả trong khai thác đƣợc thể hiện trên

hình 3.14 và 3.15.

Hình 3.14. Sơ đồ thuật toán cơ sở thực hiện tính thời gian hiệu quả trong khai thác

109

Hình 3.15. Thuật toán chi tiết tính thời gian hiệu quả của cấu trúc tổ chức sản xuất

110

3.5.2 Xác định thời gian làm việc hiệu quả của các tổ hợp thiết bị

Từ phân tích trên có thể thấy rằng thời gian làm việc của tổ hợp thiết bị đƣợc

chia làm hai loại là là thời gian làm việc và thời gian gián đoạn sản xuất phải dừng

để đƣa trạng thái sản xuất về trạng thái làm việc bình thƣờng.

Do khuôn khổ của luận án chƣa thể xác định đƣợc hết kích cỡ của các yếu tố

tiềm ẩn gây gián đoạn sản xuất nên sẽ quy hồi toàn bộ thời gian xử lý khắc phục các

sự cố về một biến thời gian (t16).

Từ mô hình các điểm nút ở mục 3.4 kết hợp với phƣơng pháp bƣớc thời gian

cho từng công đoạn, luận án đã dựa trên đặc điểm về điều kiện tự nhiên kết hợp với

các thông số kỹ thuật công nghệ nhằm xây dựng các biến số thời gian làm việc cụ

thể cho mỗi giai đoạn của chu kỳ sản xuất lò chợ. Trong khuôn khổ luận án đề xuất

xây dựng công thức xác định thời gian làm việc hiệu quả cho sơ đồ công nghệ mang

tính tổng hợp bao gồm:

- Lò chợ khấu 02 chiều, bắt đầu chu kỳ theo chiều khấu từ dƣới lên trên

ngƣợc hƣớng dốc lò chợ;

- Thiết bị khấu là máy khấu 02 tang cắt, có khấu tạo khám đầu và khám

chân;

- 01 chu kỳ bao gồm 02 luồng khấu + 01 luồng thu hồi.

Khi đó thời gian làm việc hiệu quả trong một chu kỳ sản xuất đƣợc tính

nhƣ sau:

, phút (3-21) ∑

Trong đó:

* t1 – thời gian máy khấu khấu mở luồng khám chân theo hƣớng đi lên:

, phút (3-22) t1 = (LKC – LM)/VKL

LKC – chiều dài khám chân lò chợ, m;

LM – chiều dài thân máy, m;

VKL – vận tốc máy khấu khi khấu hƣớng lên trong quá trình tạo khám,

m/phút.

111

* t2 – thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chờ chuyển hƣớng đến khi di

chuyển xong máng cào khu vực khám chân:

, phút (3-23) t2 = LMKC/VVT

LMKC – chiều dài đoạn máng cào còn lại cần di chuyển ở khu vực

khám chân khi máy khấu dừng chờ chuyển hƣớng, m;

VVT = LCM/tCM – tốc độ sang máng cào, m/phút;

LCM – chiều dài cầu máng cào, m;

tCM – thời gian di chuyển 01 cầu máng, phút;

- Khi LKC ≤ (x1 + LM):

(3-24) LMKC = LKC

x1 – khoảng cách tối thiểu từ vị trí sang máng đến máy khấu hoạt động,

- Khi (x1 + LM) < LKC và VVT ≥ VKL:

(3-25) LMKC = x1 + LM

- Khi (x1 + LM) < LKC và VVT < VKL:

(3-26) LMKC = x1 + LM + (LKC – x1 – LM).(1 – VVT/VKL)

* t3 – thời gian máy khấu khấu hoàn thiện khám chân theo hƣớng đi

xuống:

, phút (3-27) t3 = LKC/VKX

VKX – vận tốc máy khấu khi khấu hƣớng xuống trong quá trình tạo khám,

phút.

* t4 – thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chuyển hƣớng đến lúc di

chuyển xong vì chống khu vực khám chân:

, phút (3-28) t4 = LVKC/VVKC

LVKC – chiều dài đoạn vì chống còn lại cần di chuyển ở khu vực khám

chân khi máy khấu dừng chờ chuyển hƣớng, m;

VVKC = L1/tVKC – tốc độ di chuyển vì chống ở khu vực khám chân,

m/phút;

L1 – khoảng cách giữa các vì chống ở khám chân, m;

112

tVKC – thời gian di chuyển 01 vì chống ở khám chân, phút;

- Khi LKC ≤ (x2 + LM):

(3-29) LVKC = LKC

x2 – khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển vì chống đến máy khấu

hoạt động, m;

- Khi (x2 + LM) < LKC và VVKC ≥ VKX:

(3-30) LVKC = x2 + LM

- Khi (x2 + LM) < LKC và VVKC < VKX:

(3-31) LVKC = x2 + LM + (LKC – x2 – LM).(1 – VVKC/VKX)

* t5 – thời gian máy khấu di chuyển không tải tại khu vực khám chân

theo hƣớng đi lên:

, phút (3-32) t5 = (LKC – LM)/VK0L

VK0L – vận tốc máy khấu khi di chuyển đi lên ở trạng thái không tải,

m/phút.

* t6 – thời gian máy khấu khấu thông luồng lò chợ theo hƣớng đi lên:

, phút (3-33) t6 = (LLC – LKC)/VL

LLC – chiều dài lò chợ, m;

VL – vận tốc máy khấu khi khấu đi lên, m/phút.

* t7 – thời gian chờ chuyển hƣớng của máy ở khu vực đầu lò chợ, phút;

( )

(3-34)

( )

{

VVC = LVC/tVC – tốc độ di chuyển vì chống ở khu vực thân lò, m/phút;

LVC – khoảng cách giữa các vì chống ở khu vực thân lò, m;

tVC – thời gian di chuyển 01 vì chống ở khu vực thân lò, phút;

x3 – khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển vì chống đến vị trí sang

máng, m;

* t8 – thời gian máy khấu khấu mở luồng khám đầu theo hƣớng đi

xuống:

113

, phút (3-35) t8 = (LKĐ – LM)/VKX

LKĐ – chiều dài khám đầu lò chợ, m.

* t9 – thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chờ chuyển hƣớng đến khi di

chuyển xong máng cào khu vực khám đầu:

, phút (3-36) t9 = LMKĐ/VVT

LMKĐ – chiều dài đoạn máng cào còn lại cần di chuyển ở khu vực

khám đầu khi máy khấu dừng chờ chuyển hƣớng, m:

- Khi LKĐ ≤ (x1 + LM):

(3-37) LMKĐ = LKĐ

- Khi (x1 + LM) < LKĐ và VVT ≥ VKX:

(3-38) LMKĐ = x1 + LM

- Khi (x1 + LM) < LKĐ và VVT < VKX:

(3-39) LMKĐ = x1 + LM + (LKĐ – x1 – LM).(1 – VVT/VKX)

* t10 – thời gian máy khấu khấu hoàn thiện khám đầu theo hƣớng đi lên:

, phút (3-40) t10 = LKĐ/VKL

* t11 – thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chuyển hƣớng đến lúc di

chuyển xong vì chống khu vực khám đầu:

, phút (3-41) t11 = LVKĐ/VVKĐ

LVKĐ – chiều dài đoạn vì chống còn lại cần di chuyển ở khu vực khám

đầu khi máy khấu dừng chờ chuyển hƣớng, m;

(3-42) VVKĐ = L2/tVKĐ

VVKĐ – tốc độ di chuyển vì chống ở khu vực khám đầu, m/phút;

L2 – khoảng cách giữa 02 vì chống liền kề khu vực khám đầu;

tVKĐ – thời gian di chuyển 01 vì chống khu vực khám đầu;

- Khi LKĐ ≤ (x2 + LM):

(3-43) LVKĐ = LKĐ

- Khi (x2 + LM) < LKĐ và VVKĐ ≥ VKL:

(3-44) LVKĐ = x2 + LM

- Khi (x2 + LM) < LKĐ và VVKĐ < VKL:

114

(3-45) LVKĐ = x2 + LM + (LKĐ – x2 – LM).(1 – VVKĐ/VKL)

* t12 – thời gian máy khấu di chuyển không tải tại khu vực khám đầu

theo hƣớng đi xuống:

,phút (3-46) t12 = (LKĐ – LM)/VK0X

VK0X – vận tốc máy khấu khi di chuyển đi xuống ở trạng thái không

tải, m/phút.

* t13 – thời gian máy khấu khấu thông luồng lò chợ theo hƣớng đi xuống:

, phút (3-47) t13 = (LLC – LKĐ)/VX

VX – vận tốc máy khấu khi khấu đi xuống, m/phút.

* t14 – thời gian chờ chuyển hƣớng của máy ở khu vực chân lò chợ, phút;

(3-48)

{

LHT – chiều dài đoạn hạ trần còn lại ở thân lò chợ, m;

VHT – tốc độ hạ trần thu hồi than, m/phút;

- Khi x4 ≤ LKĐ:

(3-49)

{

- Khi x4 > LKĐ:

(3-50)

x4 – khoảng cách tối thiểu từ vị trí thu hồi than đến vị trí di chuyển vì

chống, m.

Trong trường hợp chiều cao thu hồi = 0 (Lò chợ không hạ trần):

115

, phút (3-51)

{

* Thời gian 01 làm việc thực tế của 01 chu kỳ sản xuất:

, phút (3-52) TCK = TLV + t15 + t16

t15 – thời gian bảo dƣỡng, sửa chữa thiết bị, phút;

t16 – thời gian xử lý các sự cố phát sinh , phút.

* Sản lƣợng khai thác lò chợ trong 01 chu kỳ:

(3-53) ACK = AKH.nKH + ATH , tấn

AKH – sản lƣợng 01 luồng khấu:

, tấn (3-54) AKH = LLC.mKH.r.kKH.γ

LLC – chiều dài lò chợ, m;

mKH – chiều cao khấu, m;

r – chiều sâu cắt (bƣớc khấu), m;

kKH – hệ số khấu; γ – tỷ trọng than, T/m3;

nKH – số luồng khấu trong 01 chu kỳ;

ATH – sản lƣợng 01 luồng thu hồi:

, tấn (3-55) ATH = LLC.mTH.rTH.kTH.γ

mTH – chiều cao thu hồi, thông thƣờng mTH = M – mKH

M – chiều dày vỉa, m;

rTH – chiều dài theo phƣơng đoạn thu hồi:

, m (3-56) rTH = r.nKH.kKH

kTH – hệ số thu hồi than.

Thay số ta đƣợc:

, tấn (3-57) ACK = LLC.r.kKH.nKH.γ.(mKH + (M – mKH).kTH)

∑

3.5.3 Xác định hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn

∑

(3-58)

116

Trong đó:

KLC – hệ số thời gian lệch chuẩn;

TLV + t15 – tổng thời gian lò chợ hoạt động theo cấu trúc mà không có

sự gián đoạn hoặc phải bổ sung công thủ công xử lý gián đoạn, phút;

t16 – tổng thời gian gián đoạn (có hoặc không có công phát sinh), phút.

3.5.4 Xác định cường độ khấu

Cƣờng độ khấu đƣợc hiểu là cƣờng độ hoạt động của cả cấu trúc tổ chức sản

xuất. Từ những phân tích trên thấy rằng cƣờng độ triển khai công tác lò chợ của cấu

trúc phụ thuộc vào tốc độ của khâu sản xuất chậm nhất. Cụ thể đối với lò chợ khấu

không hạ trần cƣờng độ khấu phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của giàn chống, đối

với lò chợ khai thác hạ trần cƣờng độ khấu phụ thuộc nhiều vào tốc độ hạ trần.

Đối với mỗi công nghệ áp dụng trong gƣơng l chợ ta có thể xác định đƣợc

chính xác cƣờng độ khấu thu đƣợc trong thời gian một chu kỳ sản xuất, nó phụ

thuộc vào sản lƣợng khai thác theo chu kỳ, thời gian chu kỳ và chế độ làm việc của

máy khấu. Cƣờng độ khấu là một yếu tố quan trọng đƣợc sử dụng để đánh giá, tính

toán sự ảnh hƣởng của thời gian làm việc hiệu quả của lò chợ tới sản lƣợng khai

thác đƣợc.

Chỉ tiêu cƣờng độ của luồng khấu fk đƣợc xác định theo công thức:

, T/phút (3-59) fK = ACK/TCK

Thay các số vào ta đƣợc:

∑

( ( )

, T/phút (3-60)

3.6 Kết luận chƣơng 3

1. Trong điều kiện thuận lợi năng lực triển khai của cấu trúc tổ chức sản xuất

phụ thuộc vào tốc độ của công tác chậm nhất. Trong điều kiện không thuận lợi, xảy

ra gián đoạn sản xuất, tốc độ hoạt động của cấu trúc tổ chức sản xuất phụ thuộc vào

tốc độ phục hồi, sửa chữa để đƣa trạng thái lỗi về trạng thái hoạt động bình thƣờng.

2. Mô hình mạng ”điểm nút tuần hoàn” là sản phẩm đơn giản hóa của chu

trình các công tác lò chợ. Mỗi điểm nút là mô tả một công đoạn phải hoàn thành

117

trong quá trình sản xuất. Trong trƣờng hợp hoạt động bình thƣờng khoảng cách giữa

các điểm nút là Biên độ thời gian của mỗi công đoạn sản xuất. Đồng thời khi phải

dừng máy thì khoảng cách giữa các điểm nút là thời gian gián đoạn cần phục hồi về

trạng thái làm việc bình thƣờng.

3. Thời gian làm việc hiệu quả là thời gian cấu trúc tổ chức sản xuất triển

khai hoạt động khai thác mà không xảy ra các sự cố dừng sản xuất. Thời gian các tổ

hợp thiết bị hoạt động đúng năng lực thiết kế thì đƣợc coi là thời gian làm việc hiệu

quả. Mô hình trạng thái của cấu trúc đƣợc mô tả và tính toán đến các yếu tố gây bất

lợi, gây gián đoạn sản xuất. Trong đó, tất cả thời gian lỗi, gián đoạn sẽ đƣợc đồng

quy về tham số thời gian t16. Khoảng cách, kích cỡ của tham số t16 phụ thuộc vào độ

phức tạp của các lỗi thành phần và khả năng phục hồi để đƣa về trạng thái hoạt

động bình thƣờng của cấu trúc tổ chức sản xuất.

4. Hệ số lệch chuẩn thời gian là tỉ số giữa thời gian làm việc hiệu quả và thời

gian làm việc thực. Khi hệ số KLC càng gần 1 (100%) thì hiệu quả của cấu trúc tổ

chức sản xuất càng cao. Nghĩa là điều kiện khai thác thuận lợi và ngƣợc lại.

5. Cƣờng độ khấu biểu thị năng lực triển khai hoạt động khai thác tổng thể

của cấu trúc tổ chức sản xuất trong điều kiện cụ thể. Trong đó, đã tính đến các yếu

tố bất lợi trong sản xuất. Khi cƣờng độ khấu càng lớn nghĩa là cấu trúc tổ chức hoạt

động có hiệu quả và ngƣợc lại.

118

CHƢƠNG 4. TỐI ƢU HÓA CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT CHO

MỘT SỐ LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA VÙNG QUẢNG NINH

4.1 Hiện trạng thiết kế và thực tế tổ chức sản xuất ở mỏ dƣơng huy

4.1.1 Hiện trạng thiết kế và tổ chức khai thác tại mỏ Dương Huy

Khu vực áp dụng CGH đồng bộ đầu tiên tại lò chợ TT-11-3 vỉa 11 khu Trung

tâm (hình 4.1). Vị trí giới hạn trong khu vực tọa độ:

X = 448.400 ÷ 448.800

Y = 2.328.000 ÷ 2.329.000

Hình 4.1. Sơ đồ đường lò khu vực lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, Công ty than Dương Huy

Khu vực vỉa 11 có điều kiện địa chất cơ bản nhƣ sau: - Vỉa than có chiều dày trung bình 3,4m, góc dốc α = 130 ÷ 180, tỉ trọng than

nguyên khai là 1,57 g/cm3, độ cứng f = 1 ÷ 3;

119

- Đá vách trực tiếp là đá bột kết, cát sạn kết, có chiều dày từ 2 ÷ 10 m, tỷ

trọng 2,67 g/cm3, độ cứng f = 4,9 (4÷6);

- Đá vách cơ bản là đá cát, sạn kết, có chiều dày từ 14 ÷ 28 m, tỷ trọng 2,67

g/cm3, độ cứng f = 7÷10;

- Đá trụ trực tiếp là đá sét, bột kết, có chiều dày từ 1÷3 m, tỷ trọng 2,68

g/cm3, độ cứng f = 4 ÷ 6;

- Đá trụ cơ bản là đá cát, bột kết, có chiều dày từ 5 ÷ 15 m, tỷ trọng 2,66

g/cm3, độ cứng f = 6 ÷ 8;

- Đá vách thuộc loại sập đổ trung bình cho phép áp dụng công nghệ CGH

đồng bộ chống giữ lò chợ bằng giàn tự hành, khấu than bằng máy khấu Combai.

Tại thời điểm khảo sát (Tháng 12/2018), lò chợ TT-11-3 đã kết thúc khai

thác và tổ hợp lò chợ CGH đƣợc chuyển sang phục vụ công tác khai thác tại lò

chợ TT-11-5 bao gồm: máy khấu than MG300/700-WDK; máng cào SGZ730/220;

giàn chống giữa lò chợ ZY3200/16/36 và giàn chống quá độ ZYG3200/16/36

(hình 4.2) [2].

Mặc dù có sự khác biệt về góc dốc và chiều dài thƣợng khởi điểm ban đầu

nhƣng về cơ bản, điều kiện địa chất áp dụng CGH ở 2 lò chợ TT-11-3 và TT-11-5 là

tƣơng đồng. Vì vậy, biểu đồ tổ chức sản xuất đƣợc xây dựng cho 2 lò chợ này cũng

có sự tƣơng đồng nhất định. Biểu đồ tổ chức sản xuất đƣợc xây dựng mẫu cho lò

chợ CGH TT-11-3 và đƣợc sử dụng tƣơng tự cho lò chợ TT-11-5, có thể là cho cả

lò chợ TT-11-7 sau này. Các lò chợ đều hoạt động dựa trên công suất thiết kế

600.000 T/năm [3].

Máng cào SGZ730/220 Máy khấu than MG300/700-WDK

120

Giàn chống quá độ ZYG3200/16/36 Giàn chống giữa lò chợ ZY3200/16/36

Hình 4.2. Tổ hợp thiết bị cơ giới hóa sử dụng trong lò chợ TT-11-5

Theo thiết kế ban đầu, công tác tổ chức sản xuất tại lò chợ CGH vỉa 11,

Công ty than Dƣơng Huy đƣợc bố trí theo mô hình 03 ca/ngày-đêm, khối lƣợng

công việc mỗi ca là nhƣ nhau để thực hiện 02 luồng khấu/ca, thời gian dành cho

công tác kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị đƣợc tiến hành ở đầu mỗi ca (hình 4.3).

Hình 4.3. Biểu đồ tổ chức khai thác theo thiết kế mỏ Dương Huy

Tuy nhiên, để thực hiện công việc theo biểu đồ tổ chức nhƣ trên, số lƣợng

công nhân giữa các ca phải đảm bảo sự tƣơng đƣơng để hoàn thành khối lƣợng các

công việc nhƣ nhau. Trên thực tế, ở Dƣơng Huy và ở các mỏ than khác, số lƣợng

công nhân ca 3 thƣờng có sự thiếu hụt, sụt giảm đáng kể so với ca 1 và ca 2. Vì vậy,

biểu đồ tổ chức đƣợc điều chỉnh cho phù hợp với thực tế khai thác sẽ theo mô hình

khấu than ca 1 + ca 2 và ca 3 đƣợc sử dụng để kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị (hình

121

4.4). Đây cũng là mô hình tổ chức sản xuất phổ biến đối với các công tác khai thác

lò chợ tại các mỏ than hầm lò Việt Nam.

Hình 4.4. Biểu đồ tổ chức thực tế khai thác tại mỏ Dương Huy

Phụ thuộc vào điều kiện thực tế, hiện tại Công ty than Dƣơng Huy đang đặt ra

kế hoạch điều hành hàng năm đối với các lò chợ CGH vỉa 11 (trong năm 2018 bao

gồm lò chợ TT-11-3 và TT-11-5) với tổng sản lƣợng 350.000 T/năm. Kết quả thực

hiện và một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ đƣợc tổng hợp trên bảng 4.1.

Bảng 4.1. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ cơ giới hóa vỉa 11,

Công ty than Dương Huy

STT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

1 Chiều dày vỉa trung bình 3,4 m

2 Góc dốc vỉa 13 ÷ 16

3 Trọng lƣợng thể tích than 1,63 Độ T/m3

4 Chiều cao khấu 3,4 m

5 Chiều dài lò chợ 116 ÷ 125 m

6 Hệ số khai thác 93 %

T 7 Sản lƣợng than một chu kỳ 1.585 ÷ 1.650

8 Năng suất lao động trực tiếp T/công 2,47 ÷ 21,29

9 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000T than lít 59,8 ÷ 66,1

122

STT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

lít 160 10 Chi phí nƣớc sạch cho 1000T than

0 ÷ 0,5 11 Chi phí răng khấu cho 1000T than

Chiếc m3 0,5 ÷ 2,5 12 Chi phí gỗ cho 1000T than

Kg 50 13 Chi phí lƣới thép cho 1000T than

Kg 3,6 ÷ 12,5 14 Chi phí thuốc nổ cho 1000T than

Kg 18,2 ÷ 71 15 Chi phí kíp nổ cho 1000T than

T 402.794 16 Sản lƣợng than năm 2018

4.1.2 Thực tế khai thác tại mỏ Dương Huy

- Chiều cao gƣơng l : H = 3,4 m;

- Chiều dài lò chợ: L = 122 m;

- Chiều sâu cắt (bƣớc khấu): z = 0,63m; - Tỷ trọng than: γ = 1,63 T/m3;

- Hệ số khấu: ρ = 1,0;

- Chiều dài khám: xp = 25 m.

- Chiều dài máy khấu: dk = 15 m;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu ở trạng thái không tải: Vcz = 8,2 m/phút;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu khi khấu: Vr = 5 m/phút;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu trong quá trình tạo khám: Vz = 2 m/phút;

- Khoảng cách từ vị trí sang máng đến vì chống đang di chuyển: x2 = 10m;

- Khoảng cách nhỏ nhất giữa vị trí sang máng đến máy khấu: p = 8 m;

- Khoảng cách giữa máy khấu và vì chống đang di chuyển: s = 10 m;

- Thời gian di chuyển luồng tại khám chân: t2 = 15 phút;

- Thời gian di chuyển luồng khu vực đầu lò chợ (khám đầu): t5 = 15 phút.

- Thời gian di chuyển 1 dàn chống, cả hệ thống: 1 phút/ giàn, 75 phút/ hệ

thống.

- Thời gian di chuyển 1 cầu máng cào, toàn bộ máng: 0,5 phút/cầu; 35 phút

cả hệ thống.

Số ngƣời từng ca (thống kê cho 1 tháng) Trung bình 3 ca 121 ngƣời.

123

4.1.3 Một số tồn tại trong quá trình vận hành lò chợ cơ giới hóa mỏ Dương Huy

4.1.3.1 Những tồn tại khi vận hành máy khấu

Thiết bị máy khấu MG 300/700-WDK làm việc tƣơng đối hiệu quả, tuy

nhiên quá trình sử dụng cũng xảy ra một số sự cố, các sự cố nhỏ công ty chủ động

xử lý đƣợc, các sự cố hƣ hỏng lớn do thiết bị nhập khẩu đồng bộ tại Trung Quốc

nên phải đợi thiết bị từ Trung Quốc chuyển sang nên mất nhiều thời gian và làm

gián đoạn quá trình sản suất, điển hình nhƣ hỏng biến tần, các hỏng hóc liên quan

đến hộp giảm tốc của máy khấu.

Đồng thời trong quá trình khấu qua các khu vực có địa chất biến đổi nhƣ trụ

nối, vỉa mỏng, hay các đoạn lò gặp phay phá đứt gãy thì răng khấu không thể khấu

qua đƣợc các khu vực này, phải sử dụng kết hợp bằng khoan nổ mìn, và khi khấu

qua các khu vực tiệm cận này độ hao m n răng khấu cũng tiêu hao lớn hơn, do độ

cứng của răng khấu không đáp ứng đƣợc khi cắt đá. Để giảm tiêu hao răng khấu,

bên cạnh việc áp dụng linh hoạt các sơ đồ khấu tránh đá kẹp cần thiết phải lắp đặt

hệ thống khí nén cung cấp cho lò chợ, không những để phá đá kẹp, mà còn hỗ trợ

phá đá quá cỡ trong quá trình khai thác lò chợ.

Trƣờng hợp đang khấu, máy khấu bị hỏng.

- Đặc điểm: Trong quá trình khai thác lò chợ, đột ngột máy bị hỏng không

thực hiện tiếp công tác khấu gƣơng.

- Nguyên nhân:

+ Do công tác kiểm tra, chuẩn bị máy khấu trƣớc khi vận hành chƣa tốt.

+ Do máy có những trục trặc bất thƣờng (máy bị sự cố).

4.1.3.2 Những tồn tại khi vận hành giàn chống

Giàn tự hành mẫu đã đƣợc thử nghiệm tính năng bền và cƣờng độ phù hợp

tiêu chuẩn. Khi bộ giàn xuất xƣởng đã đƣợc nghiệm thu nghiêm ngặt, các kết cấu

liên kết và linh kiện thủy lực có đủ cƣờng độ, tính năng đáng tin cậy, không thể xảy

ra sự cố lớn dƣới tình trạng bình thƣờng. Nhƣng trong quá trình sử dụng giàn dƣới

mỏ, do điều kiện địa chất phức tạp, còn có các nhân tố ảnh hƣởng khác, nếu tính

thêm nguy hiểm ẩn chứa hoặc thao tác không đúng quy trình, khi đó giàn tự hành

124

không tránh khỏi sự cố. Vì vậy, cần phải tăng cƣờng công tác duy trì và quản lý

đồng bộ thiết bị CGH, bảo đảm không hoặc ít xảy ra sự cố. Trong trƣờng hợp khi

gặp sự cố dù lớn hay nhỏ đều phải tìm nguyên nhân kịp thời, giải quyết nhanh

chóng, làm cho giàn tự hành cũng nhƣ các thiết bị luôn luôn ở trong tình trạng hoạt

động tốt.

a) Kết cấu và chốt liên kết

- Kết cấu: Kết cấu của giàn thông thƣờng là đảm bảo, có đủ cƣờng độ trong

phạm vi làm việc của giàn, nhƣng trong quá trình sử dụng cũng có thể bị vỡ hoặc lở

cục bộ, một vài chỗ có thể xuất hiện các vết nứt: vị trí ổ cột đế giàn, vị trí liên kết

của các loại kích, bộ phận phía trƣớc của đế giàn. Nguyên nhân có thể do trong quá

trình sử dụng xuất hiện tình trạng chịu lực tập trung đột ngột, ứng lực của mối hàn

tập trung hoặc điều khiển không đúng. Cách xử lý: tìm cách phòng ngừa vết nứt

mối hàn mở rộng. Củng cố lò chợ, hạ giàn và tạo không gian xử lý hàn lại các vết

nứt (trong điều kiện kiểm tra nồng độ khí mỏ cho phép).

- Chốt liên kết: Chốt dùng để liên kết các bộ phận với nhau. Nó có khả năng

bị m n, cong và đứt. Chốt liên kết hai đầu của cột và kích có khả năng rất lớn bị

cong đứt. Nguyên nhân bị cong đứt là: Vật liệu và cách xử lý nhiệt không phù hợp

yêu cầu thiết kế, thao tác không đúng. Nếu phát hiện chốt bị cong và bị mòn thì nên

thay thế kịp thời.

b) Hệ thống thủy lực và phụ tùng đi kèm

Những sự cố thƣờng gặp của giàn phần nhiều có liên quan với hệ thống thủy

lực và phụ tùng đi kèm nhƣ: đƣờng ống và đầu nối rò rỉ; bộ phận điều khiển thủy

lực mất tác dụng, cột và kích không làm việc, ... Cho nên, điều quan trọng để bảo vệ

giàn tự hành là ở hệ thống thủy lực và phụ tùng thủy lực.

* Đƣờng ống và đầu nối:

- Các nguyên nhân làm cho đƣờng ống và vị trí nối rò rỉ là:

+ Gioăng hình O hoặc phớt không đúng kích thƣớc hay bị hỏng;

+ Mặt bịt kín của đầu nối ống bị mòn hoặc dung sai quá nhiều;

+ Đầu nối đƣờng ống ép không chắc;

125

+ Trong quá trình sử dụng đƣờng ống bị các vật nặng đè hỏng, đầu

nối bị va chạm;

+ Chất lƣợng đƣờng ống không tốt hoặc hết hạn sử dụng, ...

- Các biện pháp khắc phục:

+ Đối với những linh kiện làm kín không vừa hoặc bị hỏng phải

thay ngay;

+ Đƣờng ống, đầu nối bị rò rỉ do những nguyên nhân khác thì đƣa đến

xƣởng để sửa chữa;

+ Trong quá trình bảo quản và vận chuyển đầu nối đƣờng ống phải

bảo vệ tốt, không làm hỏng gioăng, phớt làm kín;

+ Khi thay hoặc nối đƣờng ống không nên đập, cắm mạnh. Sau khi

lắp xong không nên tháo ra lắp vào nhiều lần;

+ Phải chú ý thu dọn, sắp xếp đƣờng ống gọn gàng.

* Phụ tùng đi kèm:

- Các phụ tùng thủy lực của giàn tự hành nhƣ: van điều khiển, van một chiều,

van khoá, van an toàn, phin lọc, … xảy ra sự cố, thƣờng là do:

+ Linh kiện làm kín (gioăng hình O, phớt) bị hỏng không làm kín đƣợc;

+ Đệm và đế van bằng nhựa bị thép vụn cắm vào;

+ Hệ thống thủy lực bị ô nhiễm, tạp chất và bụi bẩn chui vào;

+ Đầu nối và mối hàn có thể bị hở v.v.

- Các biện pháp khắc phục:

+ Phải thay thế ngay và đƣa đến xƣởng để sửa chữa những phụ tùng

thủy lực bị sự cố;

+ Đảm bảo sạch sẽ cho hệ thống thủy lực, định kỳ rửa sạch các phin lọc;

+ Các phụ tùng quan trọng điều khiển thủy lực (nhƣ linh kiện bịt kín)

phải bảo quản tốt

+ Kiểm tra định kỳ tính năng của lò xo; phải kiểm nghiệm tính năng

của các loại van;

126

+ Nếu mối hàn bị hở thì nên tháo phụ tùng bịt kín bên trong ra để hàn

lại và kiểm nghiệm áp lực theo yêu cầu.

* Cột và kích:

- Việc hoàn thành các thao tác của giàn phải nhờ cột và các loại kích theo

yêu cầu của ngƣời vận hành, nếu cột hoặc kích bị sự cố (ví dụ tác động quá chậm

hoặc không thao tác đƣợc), sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến chức năng chống đỡ và di

chuyển của giàn. Nếu cột và kích tác động chậm, có thể là do:

+ Áp lực bơm dung dịch quá thấp hoặc lƣu lƣợng không đủ;

+ Chƣa mở van khoá, đƣờng ống, phin lọc dung dịch bị tắc;

+ Van điều khiển (van một chiều và van an toàn) hỏng làm tắc

đƣờng dung dịch;

+ Cột, xilanh hoặc pison của kích bị hở hoặc biến dạng.

- Các biện pháp khắc phục:

+ Hiệu chỉnh lại trạm bơm dung dịch;

+ Mở van, nếu đƣờng ống bị bẩn phải rửa sạch phin lọc;

+ Thay các van điều khiển bị hỏng;

+ Thay các cột, kích không còn khả năng làm việc.

c) Thao tác giàn tự hành

Trong quá trình thao tác giàn chống đỡ, có thể xảy ra những sự cố sau: lực

chống ban đầu thấp, lực chống định mức cao, đẩy trƣợt không thẳng, di chuyển

giàn không kịp thời, kiểm tra bảo dƣỡng giàn chống không tốt xuất hiện rỗng nóc

gây hỏng giàn.

* Lực chống ban đầu và lực chống định mức:

Lực chống của giàn trực tiếp liên quan tới việc điều khiển xà chính hạ xuống

và quản lý xà chính, cho nên phải đảm bảo giàn có đủ lực chống ban đầu. Nguyên

nhân chính làm cho lực chống ban đầu thấp là áp lực dung dịch không đủ hoặc hệ

thống thủy lực bị rò rỉ. Thời gian nạp dung dịch quá ngắn cũng là một nguyên nhân.

Biện pháp đảm bảo giàn có đủ lực chống ban đầu là áp lực trạm bơm dung dịch phải

nằm trong phạm vi áp lực làm việc định mức, thƣờng xuyên quan sát sự thay đổi

127

của áp lực trạm bơm dung dịch, điều chỉnh áp lực kịp thời; hệ thống thủy lực không

đƣợc rò rỉ, nên giảm tối đa tổn hao áp lực của đƣờng ống. Nhƣng nếu lực chống ban

đầu quá lớn sẽ bất lợi cho một số nội dung quản lý xà chính.

Lực chống định mức của giàn quá mức, sẽ bất lợi cho phụ tùng thủy lực và

phụ tùng giàn, thậm chí gây nên hỏng. Nguyên nhân chính làm cho lực chống giàn

tự hành vƣợt mức là: Van an toàn chịu áp lực cao hơn định mức và mất tác dụng.

Khi lực chống đạt đến giá trị định mức, van an toàn không mở đƣợc và tiếp tục chịu

đựng lực chống tăng lên, làm cho lực chống định mức quá mức. Biện pháp đề

phòng lực chống quá mức: Phải kiểm tra điều chỉnh định kỳ van an toàn, đảm bảo

áp lực của van giữ ở mức cho phép; không đƣợc tùy ý điều chỉnh áp lực làm việc

của van. Nếu chỉ nhìn van an toàn mà không xác định đƣợc lực chống định mức có

quá mức hay không, thì nên quan sát khi xà chính có áp lực đến lần đầu tiên rồi theo

chu kỳ. Nếu thấy đa số, thậm chí toàn bộ van không mở, thì nhất thiết phải kiểm tra

van an toàn có bình thƣờng không. Thông thƣờng áp lực đến xà chính hoặc áp lực

cục bộ gia tăng sẽ làm cho van an toàn mở ra, đó là hiện tƣợng bình thƣờng. Ngƣợc

lại, nếu van an toàn không mở thì chứng tỏ lực chống giàn tự hành đƣợc điều chỉnh

quá cao.

* Trƣờng hợp đế giàn chống lún xuống nền:

- Đặc điểm: Trong tính toán ở cả 2 trƣờng hợp giàn chống di trên nền than và

nền đất sét thì không xảy ra hiện tƣợng lún nền. Nhƣng trong quá trình khai thác

thực tế vẫn có thể xảy ra hiện tƣợng lún nền khi than nền và đất sét có ngậm nƣớc.

- Nguyên nhân:

+ Đất đá trụ vỉa có cƣờng độ kháng lún thấp (nhỏ hơn 0,60 Mpa đối

với giàn chống trung gian và nhỏ hơn 0,57 đối với giàn chống quá độ);

+ Áp lực đá vách lớn tác dụng lên giàn chống;

+ Lò chợ xuất hiện nƣớc hoặc quản lý nƣớc trong lò chợ không hợp lý

(nƣớc phun sƣơng, nƣớc rò rỉ tại hệ thống đƣờng ống) nền lò chợ bị tích tụ

nƣớc làm cho cƣờng độ đá trụ giảm hoặc bị trƣơng nở.

* Trƣờng hợp giàn chống bị xô lệch:

128

- Nguyên nhân:

+ Khi nền vỉa than không bằng phẳng, nhấp nhô, hoặc vỉa than nhô

cao lên, xà giàn chống không kích sát nóc;

+ Độ dốc của vỉa than lớn;

+ Trong quá trình di chuyển giàn, căn chỉnh chƣa tốt;

+ Chƣa lắp đặt cụm liên kết chống trôi, đổ và đẩy tấm chắn cạnh

của giàn.

* Trƣờng hợp lở gƣơng, tụt nóc lò chợ:

- Đặc điểm: Một số vị trí trong lò chợ bị tụt lở với những mức độ và phạm vi

khác nhau.

- Nguyên nhân:

+ Gƣơng l chợ không vuông ke với phƣơng vỉa;

+ Tốc độ tiến gƣơng l chợ chậm, làm tăng áp lực luồng gƣơng;

+ Do việc điều chỉnh tang khấu than phần nóc không hợp lý;

+ Công tác đẩy dầm tiến gƣơng chậm, phần than nóc lò bị lƣu không

một thời gian dài không đƣợc chống giữ kịp thời;

+ Tại gƣơng l xuất hiện biến động điạ chất cục bộ.

4.1.3.3 Những tồn tại khi vận hành máng cào SGZ 730/220

Đây là thiết bị đồng bộ với máy khấu và là thiết bị quan trọng nhất trong hệ

thống vận tải lò chợ CGH. Về tổng quan máng cào hoạt động ổn định. Nhƣng máng

cào vẫn còn một số tình trạng nhƣ: bộ phận liên kết máng cào với dàn chống hay bị

hỏng, mòn xích máng cào, lòng máng cào bị bào m n, đầu máng cào trôi xuống lò

chân, gẫy thanh gạt, đứt xích… Các nguyên nhân gây ra tình trạng trên đƣợc đánh

giá nhƣ sau: Trong quá trình sản xuất, lò chợ gặp điều kiện địa chất phức tạp, thời

gian lò chợ khấu qua khu vực có nƣớc dột, điều kiện địa chất biến đổi nhiều cũng

làm cho các bộ phận của máng cào nhanh bị bào m n đặc biệt là bộ phận xích và

lòng máng cào, bên cạnh đó thời gian lò chợ khấu cắt đá, vỉa mỏng, đoạn lò chợ

khấu qua phay phá nên việc vận chuyển đá trong l chợ là nguyên nhân quan trọng

khiến cho các bộ phận của máng cào nhanh bị cong vênh và bào mòn. Việc đầu

129

máng cào bị trôi xuống chân lò chợ là do: khi lò chợ khấu trong điều kiện vỉa dốc cục bộ đến 250, khi khấu chiều từ l chân lên l đầu máng cào bị đẩy trôi dần xuống lò chân. Do vậy khi lò chợ tăng độ dốc đến 250 đã phải áp dụng sơ đồ khấu một

chiều từ trên xuống để tránh trôi máng cào lò chợ.

4.1.3.4 Sự ảnh hưởng của máng cào, máy khấu và giàn chống

Lò chợ có phẳng và thẳng hay không, có quan hệ trực tiếp đến xà chính (có

phẳng và thẳng) để máy khấu cắt than, chúng có ảnh hƣởng lẫn nhau. Nếu đế giàn

mấp mô không bằng phẳng, thậm chí xuất hiện tầng bậc, thì việc di chuyển sẽ gặp

rất nhiều khó khăn. Cự ly di chuyển giàn không đủ sẽ ảnh hƣởng đến bƣớc khấu của

máy khấu. Nếu xà chính và đế giàn mấp mô thì máng cào và giàn sẽ bị nghiêng, có

thể làm cho tang khấu của máy khấu cắt đột ngột vào đầu xà giàn. Việc đẩy máng

cào và kéo giàn có bằng, thẳng hay không là điều then chốt để đảm bảo “hai bằng”,

“ba thẳng” của lò chợ.

Giàn tự hành áp dụng phƣơng thức làm việc chống đỡ kịp thời. Dƣới tình

trạng bình thƣờng, sau khi máy khấu đã cắt than, theo phƣơng thức thao tác giàn bắt

đầu di chuyển giàn cách tang khấu phía sau 3÷5 giàn, tiến hành từng cái một theo

thứ tự. Khi nóc vò nhàu, diện tích khoảng trống trên xà lớn có thể điều khiển xà phụ

của giàn đỡ tạm nóc sau khi máy khấu vừa cắt than. Sau khi di chuyển giàn, bắt đầu

đẩy máng cào cách máy khấu khoảng 15 m. Việc đẩy máng cào và di chuyển giàn

phải nhịp nhàng với nhau, độ cong của nó không nên quá lớn, thƣờng cần di chuyển

2÷3 lần tại một vị trí mới hoàn thành một tiến độ.

4.1.3.5 Hệ thống thiết bị tại lò dọc vỉa vận tải tại chân chợ

Hệ thống thiết bị tại lò dọc vỉa vận tải lò chợ bao gồm máy chuyển tải, máy

ghiền, hệ thống máng cào nối tiếp làm việc ổn định. Tuy nhiên đối với thiết bị máy

đập nghiền PL-1000 trong thời gian lò chợ khấu qua khu vực cắt đá, trụ nổi vỉa có

địa chất biến động nên có nhiều đá, máy đập nghiền phải làm việc liên tục dẫn đến

một số hỏng hóc thƣờng xuyên trong giai đoạn này của máy đập nghiền nhƣ: Hỏng

búa đập, đứt dây cu zoa, gẫy bu lông búa máy đập nghiền.

130

4.1.3.6 Các vấn đề khác khi vận hành lò chợ cơ giới hóa

a) Trường hợp góc dốc của vỉa thay đổi

- Đặc điểm: Trong phạm vi lò chợ một số vị trí góc dốc thay đổi lò chợ CGH

đồng bộ bỏ nền hoặc khấu phải xén trụ vỉa hoặc khấu lẫn lớp.

- Nguyên nhân: Do những biến động địa chất của vỉa than.

b) Trường hợp góc dốc của vỉa thay đổi cục bộ với độ biến động nhỏ

Khi khấu dọc lò chợ xuất hiện hƣớng dốc lên, nền lò phải cắt bằng, để sao

cho góc hƣớng lên không lớn hơn 3÷5°, đồng thời đảm bảo di giá phải có áp lực lên

đỉnh, để tránh hiện tƣợng mất nền, nóc than càng khấu càng cao.

c) Trường hợp góc dốc của vỉa thay đổi cục bộ với độ biến động lớn

Tuy nhiên, nóc lò chợ vẫn có khả năng duy trì phẳng, song do nền hoặc nóc

lò chợ gặp đá trên diện rộng có thể theo phƣơng hoặc cả theo chiều dốc.

d) Trường hợp lò chợ có chiều dài thay đổi

- Đặc điểm: Trong quá trình khai thác chiều dài lò chợ theo độ dốc bị thay

đổi làm cho các giá khung không chống giữ hết hoặc chống giữ vƣợt quá chiều dài

lò chợ. Có hai trƣờng hợp là gƣơng l ngắn lại và gƣơng l dài ra.

- Nguyên nhân:

+ Lò chợ gặp biến động địa chất (thay đổi góc dốc vỉa, gặp phay phá,

đứt gãy) cần để lại trụ bảo vệ các công trình;

+ Công tác đào l chuẩn bị (lò dọc vỉa vận tải, lò song song chân, lò

dọc vỉa thông gió) không đảm bảo duy trì ổn định chiều dài lò chợ;

+ Trong quá trình khai thác, phải thực hiện các công tác căn chỉnh

gƣơng khấu theo điều kiện địa chất đảm bảo điều kiện kỹ thuật an toàn;

+ Do công nhân thực hiện công tác di chuyển giàn chống.

e) Trường hợp lò chợ gặp phay phá:

- Khi biên độ của đứt gãy tƣơng đối nhỏ, vỉa than chƣa đứt hoàn toàn, phải

xem sản trạng của đứt gãy, lần lƣợt sử dụng phƣơng pháp phá vách hoặc phá trụ,

131

làm cho giàn chống thuỷ lực dần dần di chuyển qua một cách hợp lý nhất. Công tác

khấu chống nhƣ trƣờng hợp khấu nâng, hạ nền.

- Khi biên độ của đứt gãy tƣơng đối lớn, tạo nên vỉa than không liên tục, phải

đào lại thƣợng mở lò chợ. Chuyển máy khấu, máng cào lò chợ và giàn chống vào

thƣợng mở lò chợ mới, coi nhƣ một lần chuyển lò chợ, thời gian mất khoảng 1

tháng, đối với sản xuất lò chợ áp dụng CGH đồng bộ là một tổn thất rất lớn. Do đó

khi tiến hành thiết kế lò chợ CGH đồng bộ, cần nghiên cứu kỹ tài liệu địa chất, tìm

hiểu rõ ràng phân bố và khoảng cách đữt gãy lớn nhỏ của đứt gãy để đƣa ra quyết

định thiết kế lò chợ CGH đồng bộ.

4.2 Hiện trạng thiết kế và thực tế tổ chức sản xuất ở mỏ than hà lầm

4.2.1 Hiện trạng thiết kế và tổ chức khai thác tại mỏ

4.2.1.1 Đặc điểm khai thác của lò chợ cơ giới hóa vỉa 11

Vỉa 11 chia làm hai phân tầng: 11-2, 11-1. Kết cấu địa chất trong phạm vi khai

thác đơn giản, không có đá, độ dầy tầng than không ổn định. Theo báo cáo địa chất,

diện tích vỉa 11-1 là 1,74 km². Trong phạm vi lò chợ có 24 lỗ khoan, chiều dày tầng

than biến đổi 1,89 ÷ 9,83 m, trung bình 4,72 m, góc dốc 4 ÷ 35º, góc dốc vỉa trung

bình nhỏ hơn 10°.

Lò chợ vỉa 11 sử dụng phƣơng pháp khai thác CGH hạ trần than nóc khấu 1

lần hết chiều dày vỉa, phƣơng pháp khấu dật, quản lý đất đá nóc theo phƣơng pháp

sập đổ toàn phần [4, 5].

Căn cứ vào lựa chọn chiều cao giá và chiều cao khấu của máy khấu, quyết

định lựa chọn chiều cao khai thác lò chợ 2,6 m. Nhƣng trong quá trình thực tế vận

hành, dựa theo kết cấu của vỉa than và hàm lƣợng khí mê tan cùng với phạm vi

chống của giàn từ 1,6 ÷ 2,8 m, phạm vi khấu có thể từ 2,4 ÷ 2,6 m. Tuy nhiên chiều

cao khấu lò chợ không đƣợc nhỏ hơn 1,8 m, lớn hơn 2,6 m.

Do máy khấu có chiều sâu cắt tối đa 0,63 m, qua yếu tố bƣớc hạ trần và tỉ lệ

thu hồi than nóc, tiến hành hình thức cắt 2 luồng sau đó tiến hành hạ trần, chu kỳ

tiến gƣơng là 0,63 m, bƣớc hạ trần là 1,2 m.

132

Lò chợ này sử dụng công nghệ cắt than 2 hƣớng, máy khấu phân đầu cuối lò

chợ cắt chéo để thu hồi gƣơng than tam giác, sau đó máy khấu quay lại để cắt luồng

2. Quá trình công nghệ nhƣ sau:

Phần đầu cắt chéo gƣơng than → máy khấu hƣớng phần đuôi cắt than → di

giá → đẩy máng cào trƣớc → kéo máng cào sau → phần đuôi cắt chéo gƣơng than

→máy khấu hƣớng phần đầu cắt than → di giá → đẩy máng cào trƣớc → cắt đến

đầu cuối lò chợ sau đó hạ trần → kéo máng cào sau.

Lò chợ CGH vỉa 11 đƣợc bố trí tổ chức sản xuất theo mô hình 3 ca/ngày-

đêm, bao gồm 02 ca đầu sản xuất và ca 3 để kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị. Theo thiết

kế ban đầu, trong 2 ca sản xuất sẽ tiến hành 6 luồng khấu/chu kỳ (hình 4.5), tuy

nhiên do nhiều yếu tố, Công ty đã điều chỉnh biểu đồ tổ chức sản xuất xuống còn 4

luồng khấu/chu kỳ (hình 4.6).

Hình 4.5. Biểu đồ tổ chức theo thiết kế mỏ vỉa 11 mỏ Hà Lầm

133

Hình 4.6. Biểu đồ thực tế tổ chức sản xuất tại vỉa 11 mỏ Hà Lầm

4.2.1.2 Đặc điểm khai thác của lò chợ cơ giới hóa vỉa 7

Vỉa 7 có trữ lƣợng địa chất huy động chiếm 64% trữ lƣợng của toàn mỏ.

Phân tích theo số liệu địa chất chiều dầy nguyên than của 12 lỗ khoan là từ 2,35 ÷

39,72 m, chiều dầy trung bình là 14,63 m, chiều dầy vỉa ở phía bắc của xuyên vỉa -

300.I là 17,3 ÷ 20,28 m , hệ số thay đổi chiều dầy vỉa là 66 %. Hệ số có thể khai

thác vỉa cao, chiều dầy các lớp đá kẹp nhỏ , chỉ có 2 lỗ khoan có chiều dầy lớp đá

kẹp > 1 m, phù hợp với khai thác CGH đồng bộ. Chủ yếu trữ lƣợng của các lò chợ

có góc dốc trung bình, một số lò chợ có góc dốc vỉa thuộc loại vỉa dốc.

Đặc tính than vỉa 7 trong khu vực dự kiến khai thác lò chợ CGH đồng bộ 7-2.1

xác định đặc biệt rõ trong quá trình thi công lò chuẩn bị và xén đƣờng lò, than có tính

chất bở rời dễ tụt lở (kể cả phần than dạng cục cũng gắn kết rất kém), trong vỉa than

có 1 ÷ 5 lớp đá kẹp chiều dày 0,1 ÷ 0,83 m, đá kẹp dạng mềm, than có tính chất dễ

sập đổ do đó quá trình khai thác rất thuận tiện cho công tác thu hồi than hạ trần tuy

nhiên lại gây khó khăn cho công tác khấu gƣơng do dễ tụt lở phía trƣớc gƣơng.

Tổ hợp thiết bị đƣợc sử dụng trong lò chợ CGH 7-2.1 bao gồm: máy khấu

than MG 150/375-W; máng cào uốn SGZ 630/264; giàn chống trung gian ZF

4400/16/28 và giàn chống quá độ ZFG 4800/18/28 (hình 4.7).

134

Máy khấu than MG 150/375-W Máng cào uốn SGZ 630/264

Giàn trung gian ZF 4400/16/28 Giàn chống quá độ ZFG 4800/18/28

Hình 4.7. Tổ hợp thiết bị cơ giới hóa sử dụng trong lò chợ 7-2.1

Theo thiết kế ban đầu, với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm, công tác tổ

chức sản xuất tại lò chợ CGH vỉa 7, Công ty than Hà Lầm cũng đƣợc bố trí theo mô

hình 03 ca/ngày-đêm, trong đó ca 1 tiến hành khấu thƣờng kỳ 02 luồng, ca 2 tập

trung cho công tác thu hồi than hạ trần, ca còn lại dành cho công tác kiểm tra, bảo

dƣỡng thiết bị (hình 4.8).

Hình 4.8. Biểu đồ tổ chức khai thác theo thiết kế của lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm

135

Công ty CP than Hà Lầm cũng đã có những điều chỉnh nhất định về công tác

tổ chức sản xuất để thuận lợi trong công tác điều hành. Nhƣ trên hình 4.9, công tác

kiểm tra, bảo dƣỡng thiết bị đƣợc đƣa lên đầu mỗi ca sản xuất. Công tác khấu than

đƣợc tiến hành trong cả 3 ca, với mỗi ca 1 + 2 thực hiện khấu khám và khấu nửa

thân chợ. Công tác thu hồi than hạ trần cũng đƣợc thực hiện cùng với tiến độ 1

luồng khấu, khác biệt với 2 luồng khấu → hạ trần nhƣ thiết kế ban đầu.

Hình 4.9. Biểu đồ tổ chức thực tế khai thác của lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm

4.2.2 Thực tế khai thác tại mỏ Hà Lầm

4.2.2.1 Một số thông số cơ bản lò chợ vỉa 11 công suất 600.000 tấn/năm

Các thông số đầu vào đƣợc sử dụng bao gồm:

- Mã hiệu, thông số và số lƣợng thiết bị sử dụng trong lò chợ (giàn chống,

máy khấu, máng cào);

- Giàn chống: ZF4400/1.6/2.6 ( giàn trung gian);

ZF4400/1.6/2.8 ( giàn chống quá độ);

- Máy khấu: MG 150/386 WD;

- Máy cào trƣớc: SGZ 630/264;

136

- Máy cào trƣớc: SGZ 630/264;

- Cầu chuyển tải: SZZ 630/132;

- Chiều cao gƣơng l : H = 2,6 m;

- Chiều dài lò chợ: L = 118 m;

- Chiều sâu cắt (bƣớc khấu): z = 0,63 m; - Tỷ trọng than: γ = 1,63 T/m3;

- Hệ số khấu: ρ = 0,95;

- Chiều dài khám xp = 15 m;

- Chiều dài máy khấu: dk = 11 m;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu ở trạng thái không tải: Vcz = 0,7 ÷ 5

m/phút;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu khi khấu: Vr = 2 ÷ 4 m/phút;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu trong quá trình tạo khám: Vz = 1,5 ÷ 2,5

m/phút;

- Khoảng cách từ vị trí sang máng đến vì chống đang di chuyển: x2 = 15 m;

- Khoảng cách nhỏ nhất giữa vị trí sang máng đến máy khấu: p = 10,5 m;

- Khoảng cách giữa máy khấu và vì chống đang di chuyển: s = 15 m;

- Thời gian di chuyển luồng tại khám chân: t2 = 30 phút;

- Thời gian di chuyển luồng khu vực đầu lò chợ (khám đầu): t5 = 30 phút;

- Thời gian di chuyển 1 dàn chống (3 phút/giàn), cả hệ thống (3*76 + t5 + tz);

- Thời gian di chuyển 1 cầu máng cào (1 phút/cầu máng), toàn bộ máng

(1*74 + t2 hoặc t5);

- Số lao động trong 01 ngày đêm: 102 ngƣời

4.2.2.2 Một số thông số cơ bản lò chợ vỉa 7 công suất 1.200.000 tấn/năm

Các thông số đầu vào đƣợc sử dụng bao gồm:

- Mã hiệu, thông số và số lƣợng thiết bị sử dụng trong lò chợ (giàn chống,

máy khấu, máng cào);

- Giàn chống: ZF 8400/2.0/3.2 ( giàn trung gian);

ZF 9600/2.3/3.7 ( giàn chống quá độ);

-Máy khấu: MG 300/730 WD1;

137

- Máy cào trƣớc: SGZ 764/400;

- Máy cào trƣớc: SGZ 800/630;

-Cầu chuyển tải: SZZ 800/315;

- Chiều cao gƣơng l : H = 3,0 m;

- Chiều dài lò chợ: L = 154 m;

- Chiều sâu cắt (bƣớc khấu): z = 0,63 m; - Tỷ trọng than: γ = 1,63 T/m3;

- Hệ số khấu: ρ = 0,95;

- Chiều dài khám xp = 18 m;

- Chiều dài máy khấu: dk = 15 m;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu ở trạng thái không tải: Vcz = 0,7 ÷ 5

m/phút;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu khi khấu: Vr = 2 ÷ 4 m/phút;

- Tốc độ di chuyển của máy khấu trong quá trình tạo khám: Vz = 1,5 ÷ 2,5

m/phút;

- Khoảng cách từ vị trí sang máng đến vì chống đang di chuyển: x2 = 15 m;

- Khoảng cách nhỏ nhất giữa vị trí sang máng đến máy khấu: p = 10,5 m;

- Khoảng cách giữa máy khấu và vì chống đang di chuyển: s = 15 m;

- Thời gian di chuyển luồng tại khám chân: t2 = 30 phút;

- Thời gian di chuyển luồng khu vực đầu lò chợ (khám đầu): t5 = 30 phút;

- Thời gian di chuyển 1 dàn chống (3 phút/giàn), cả hệ thống (3*96 + t5 + tz);

- Thời gian di chuyển 1 cầu máng cào (1 phút/cầu máng), toàn bộ máng

(1*96 + t2 hoặc t5)

- Số lao động trong 01 ngày đêm: 105 ngƣời.

4.2.2.3 Một số tồn tại khi khai thác lò chợ cơ giới hóa mỏ Hà Lầm

a) Dây chuyền CGH số 1: Lò chợ CGH đồng bộ 11-1.16 công suất 600.000 T/năm

- Lò chợ đƣa vào khai thác từ ngày 16/10/2017, hiện tại lò chợ đang khấu

thu hồi than nóc theo hộ chiếu đã lập. Sản lƣợng khai thác tháng 12/2018 là: 32.929

tấn. Tổng sản lƣợng năm 2018 là: 739.968 tấn/700.000 tấn KH đạt 105,7 % KH

năm 2018 điều chỉnh.

138

- Chiều dài khấu theo phƣơng trong tháng 12/2018 là 110m với sản lƣợng trung

bình lò chợ đạt 1.300 tấn/ngày-đêm. Tiến độ khấu trung bình: 0,4 m/ngày. Số nhân lực

bố trí ngày đêm là 81 ngƣời, năng suất lao động trực tiếp là 20,32 tấn/công.

b) Dây chuyền CGH số 2: Lò chợ CGH đồng bộ 7-3.1 công suất 1.200.000 T/năm

- Ngày 20/10/2018, Công ty đã đƣa l chợ CGH 7-3.1 Vỉa 7 công suất 1,2 triệu

tấn/năm vào hoạt động. Sản lƣợng khai thác tháng 12/2018 là: 110.103 tấn; Tổng sản

lƣợng năm 2018 là: 910.056 tấn/950.000 tấn KH đạt 95,8% KH năm 2018 điều chỉnh.

- Chiều dài khấu theo phƣơng trong tháng 12/2018 là 23,5 m với sản lƣợng

trung bình lò chợ đạt 4.400 tấn/ngày-đêm. Tiến độ khấu trung bình: 0,94m/ngày. Số

nhân lực bố trí ngày đêm là 134 ngƣời, năng suất lao động trực tiếp là 40,99 tấn/công.

Trong 2 tháng đầu năm 2019, sản lượng của 2 lò chợ CGH 11-1.16 và 7-

3.1 tương đương nhau với tổng sản lượng 2 tháng đạt khoảng 125.000 T.

4.2.2.4 Hiện trạng thực tế trong lò chợ cơ giới hóa mỏ Hà Lầm

Ngoài những vấn đề gây gián đoạn hoặc gây khó khăn cho sản xuất nhƣ đã

gặp ở lò chợ CGH mỏ Dƣơng Huy, ở lò chợ CGH mỏ than Hà Lầm còn phát sinh

một số vấn đề sau:

a) Đối với lò chợ 11-1.16 công suất 600.000 T/năm

- Lò chợ mặt gƣơng l ổn định, các dàn chống đảm bảo kỹ thuật cơ bản, áp

lực mỏ lên các dàn chống ổn định.

- Khu vực lò dọc vỉa thông gió, lò dọc vỉa vận tải, mặt gƣơng, nóc l và

luồng phá hỏa lò chợ khô ráo không có nƣớc.

- Hiện tại, lò chợ đang cắt đá baze trụ từ dàn 20 đến dàn 70, chiều cao cắt đá

từ 0,3 ÷ 2 m.

b) Đối với lò chợ 7-3.1 công suất 1.200.000 T/năm

- Lò chợ mặt gƣơng l ổn định, các dàn chống đảm bảo kỹ thuật cơ bản, áp

lực mỏ lên các dàn chống ổn định.

- Khu vực lò dọc vỉa thông gió, lò dọc vỉa vận tải, mặt gƣơng, nóc l và

luồng phá hỏa lò chợ khô ráo không có nƣớc.

- Hiện tại, lò chợ cắt đá từ dàn 8 ÷ dàn 17 (chiều cao cắt đá từ 0,1 ÷ 1,3m),

cắt đá từ dàn 56 ÷ dàn 95 (chiều cao cắt đá từ 0,1 ÷ 3m; dàn 78 đá kín mặt gƣơng).

139

c) Các hiện tượng khác

* Chảy vách:

Hiện tƣợng chảy vách thể hiện qua việc đất đá vách chảy chậm vào khoảng

trống khai thác và ở đầu lò chợ do đất đá chịu nén, áp lực tựa hình thành do khai

thác và áp lực địa tĩnh.

Sự dịch chuyển ngang của đất đá vách về khoảng trống sau vì chống bắt

đầu cách gƣơng than từ 2 ÷ 3 m và xảy ra nối tiếp, kết hợp với rạn nứt định hƣớng

của vỉa than, rơi than từ gƣơng, rạn nứt vách. Lực tác động lên vì chống rất lớn

làm dịch chuyển xà so với chân đế. Hiện tƣợng này xảy ra ngay cả khi lò chợ

ngừng hoạt động trong trƣờng hợp thiết bị cân bằng của vì chống không đủ khỏe

để thắng lực ma sát giữ xà và vách. Sự dịch chuyển dọc của vách xảy ra ở những

vùng bên của lò chợ, nơi mà đất đá vách có xu hƣớng dịch chuyển ngang. Nếu bên

cạnh tồn tại khoảng chống do khai thác lò chợ trƣớc, hiện tƣợng này sẽ càng mạnh

và xảy ra trên chiều dài lớn của lò chợ. Do sự dịch chuyển dọc của vách đã sinh ra

rạn nứt ngang của trần và của vỉa than, sau đó là biến dạng lớn trầm trọng của các

phần vì chống.

* Rơi than từ gƣơng l :

Hiện tƣợng rơi than ở gƣơng l chợ tác động xấu tới thiết bị lò chợ cũng nhƣ

các thông số của áp lực mỏ.

- Xét về quy trình công nghệ, hiện tƣợng này làm giãn đoạn công việc để xử

lý than rơi, ảnh hƣởng tới năng suất lò chợ. Với khối lƣợng than rơi lớn hay đất đá

sẽ gây hỏng thiết bị ở lò chợ đặc biệt là các đƣờng ống dẫn khí nén, dầu, điện, … và

nguy hiểm nhất là đe dọa tính mạng của công nhân ở lò chợ cũng nhƣ gần khu vực

lò chợ.

- Xét về phƣơng diện áp lực lò chợ hiện tƣợng này cơ ảnh hƣởng:

+ Vỉa than không làm tựa đủ vững chắc đối với áp lực tựa và nhƣ vậy

dẫn tới vì chống bị quá tải.

+ Than rơi tạo ra sự bóc lộ vách một cách không mong muốn và biến

đổi về độ lớn, đôi khi không thể chống đỡ bởi vì chống cơ khí hóa.

140

Than rơi từ gƣơng than là do sự phá hủy của vỉa than và của đất đá xung

quanh bởi nguyên nhân là cƣờng độ tác động của áp lực vƣợt quá khả năng chống

giữ của chúng dẫn đến sự biến dạng vƣợt ngoài giới hạn đàn hồi.

* Bùng nền lò:

Hiện tƣợng này xảy ra đặc biệt khi đất pha sét hay xảy ra ở các đƣờng lò

chuẩn bị và đôi khi ở cả trong lò chợ. Hiện tƣợng này là do áp lực tĩnh ở nền lò gây

ra và gây nhiều khó khăn trong việc bảo vệ đƣờng l , đi lại, vận tải, thông gió.

Trong lò chợ, hiện tƣợng này sẽ cản trở công việc khai thác và đặc biệt là ảnh

hƣởng đến hoạt động của máy móc thiết bị.

Công tác xử lý đá kẹp, trụ nổi hiện tại là vấn đề đặc biệt quan trọng trong lò

chợ CGH ở Hà Lầm. Trong trƣờng hợp này cần phải sử dụng phƣơng pháp khoan

nổ mìn để tiến hành phá vỡ phần đá cứng ở gƣơng l chợ. Khối lƣợng công việc vì

thế sẽ phát sinh lên tƣơng đối nhiều, phụ thuộc vào chiều cao và chiều dài đoạn đá

kẹp, trụ nổi. Trong trƣờng hợp này, công tác bố trí tổ chức sản xuất cũng đƣợc thay

đổi so với thiết kế để phù hợp với thực tế (hình 4.10). Thời gian thực tế khấu than

giảm đi kéo theo đó là sự sụt giảm của sản lƣợng lò chợ.

Hình 4.10. Biểu đồ tổ chức chu kỳ tại lò chợ cơ giới hóa 7-3.1 trong điều kiện trụ nổi mặt gương khai thác

141

4.3 Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật dự báo vị trí tiềm ẩn biến động điều kiện

địa chất vỉa than

4.3.1 Sự truyền sóng trong vỉa than

Các hoạt động đứt gãy kiến tạo, đá trụ yếu, hang các tơ, … có thể gây ra các

hiểm hoạ cho quá trình đào l khai thác than nhƣ: làm bục nƣớc trong lò khi vỉa

than gặp các đứt gãy chứa nƣớc, khi trong quá trình đào lò gặp các túi nƣớc, túi khí

tích luỹ trong các đới đứt gãy phá huỷ, cũng nhƣ làm sập lở các đƣờng lò khi các

đƣờng lò cắt qua các đới đứt gãy xung yếu.

Do các yếu tố tiềm ẩn địa chất cục bộ nhỏ nằm trong khu vực lò chợ CGH

chƣa có công trình nào xác định đƣợc nên sự tồn tại của chúng hiện nay gần nhƣ là

chƣa dự báo đƣợc [25, 26]. Nhƣ đã biết, mỗi loại vật chất đều có tốc độ truyền sóng

khác nhau và có điện trở khác nhau, vận dụng tính chất vật lý này có thể đƣa xung

độ sóng kênh thông qua hai hình thức là đo cƣờng độ sóng thu đƣợc và cƣờng độ

điện trở để xác định các dị thƣờng xuất hiện trong khu vực khai thác [31].

Phân tích các kết quả nghiên cứu đã đƣợc công bố về lĩnh vực áp dụng địa

chấn phục vụ dự báo các sự cố từ điều kiện địa chất mỏ trong quá trình khai thác

than có thể đƣa ra các nhận xét và tổng kết sau:

(1)- Xác nhận hiệu quả của địa chấn trong việc phát hiện các đứt gãy có biên

độ nhỏ với độ chính xác cao (70÷80%).

(2)- Tốc độ truyền sóng trong các lớp than thƣờng nhỏ hơn nhiều so với tốc

độ truyền sóng trong đất đá kẹp than.

(3)- Việc ghi sóng đƣợc tập trung vào ghi các pha Airy nên ngƣời ta sử dụng

các dải tần số cao từ vài trăm Hz đến 800Hz, độ nhạy của máy đảm bảo ghi tốt đƣợc

các sóng phản xạ cũng nhƣ khúc xạ.

142

Hình 4.11. Hiện tượng sóng kênh

(a)- các sóng ở vùng gần có phần năng lượng khúc xạ ra môi trường bên

ngoài, trường sóng ở khu vực xa (góc tới lớn hơn góc tới hạn gh) thì toàn bộ các tia

sóng tập trung ở trong kênh (không có khúc xạ ra phía ngoài kênh);(b) và (c) –

cách xác định mối quan hệ giữa pha và vận tốc pha.

Quá trình quan sát sóng kênh để phát hiện đứt gãy, đƣờng lò cũ, đới bục

nƣớc, lỗ hổng, … có thể mô tả nhƣ trong hình 4.12.

Hình 4.12. Mô hình truyền sóng phản xạ trong lớp than

143

Ở một phía của lớp than ta bố trí nguồn phát và thu, khi phát sóng, sóng chạy

từ nguồn dọc theo các tia từ trái sang phải. Khi lớp than đồng nhất ta không thu

đƣợc tia sóng quay trở lại [40]. Khi trên đƣờng đi trong lớp than tồn tại các đối

tƣợng phản xạ sóng nhƣ đứt gãy thì các tia sóng phản xạ quay trở lại máy thu theo

các tia từ phải sang trái vì vậy nhiệm vụ quan sát sóng là quan sát các tia phản xạ

quay trở lại. Sự tồn tại các tia phản xạ quay trở lại chứng tỏ sự có mặt của các đới

phá huỷ nằm trong tầng than.

4.3.2 Ví dụ xác định vùng dị thường tại vỉa 8 mỏ Vàng Danh

Lấy ví dụ một kết quả tính toán vị trí đứt gãy trong vỉa đƣợc thể hiện trên

hình vẽ 4.13 tại mỏ than Vàng Danh Quảng Ninh từ số liệu địa chấn sóng kênh.

Hình 4.13. Vị trí của đứt gãy F3 (đường chấm xanh) theo số liệu địa chấn, đường màu đỏ là vị trí đứt gãy xác định theo tài liệu địa chất tại vỉa số 8 mỏ than Vàng Danh Quảng Ninh.

144

Hình 4.14. Hình dạng mô phỏng 3D của khối dị thường đo địa chấn sóng kênh.

Hình 4.15. Mô phỏng vị trí các trạm đo để phát hiện các nguy cơ tiềm ẩn khi khai thác lò chợ cơ giới hóa

Nhận xét. Khi xây dựng được công cụ dự báo các nguy cơ tiềm ẩn về địa

chất có thể cho phép các nhà khai thác lên kế hoạch xây dựng cấu trúc tổ chức

145

sản xuất phù hợp và có các tiên lượng chính xác trong sản xuất một cách chủ

động, kịp thời.

4.4 Xây dựng mô hình tính toán tối ƣu hóa cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng

quảng ninh

4.4.1 Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất

Từ các phân tích đánh giá trên tác động lên cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ

CGH gồm 3 nhóm sau [51].

- Nhóm các yếu tố địa chất vỉa than: Cho thấy độ cứng vỉa càng lớn thì độ ổn

định trong không gian lò chợ cũng lớn, góc dốc càng nhỏ thì độ ổn định lò chợ càng

lớn, biến thiên chiều dày vỉa càng lớn thì độ ổn định lò chợ càng nhỏ.

- Nhóm các yếu tố về địa kỹ thuật đất đá xung quanh: Tác động của đá vách

trực tiếp, vách cơ bản, vách giả, trụ vỉa thể hiện sự tiếp nhận áp lực. Biên độ vùng

hoạt động phù hợp của nhóm này có tác động trực tiếp đến kỹ thuật – công nghệ và

năng suất của lò chợ CGH. Trong điều kiện địa chất vỉa than vùng Quảng Ninh

không cho phép chiều dài lò chợ và chiều dài theo phƣơng quá lớn nên biên độ áp

dụng cho chiều dài lò chợ cần đƣợc linh hoạt sử dụng.

- Nhóm các yếu tố công nghệ: Máy khấu, giàn chống và máng cào là các

thiết bị “hạt nhân” trong l chợ CGH. Tổ hợp thiết bị đƣợc lựa chọn phải đặt “tính

phù hợp” làm tiêu chí số 1. Sự phối hợp nhịp nhàng, tƣơng thích giữa các tổ hợp

thiết bị trong lò chợ và các thiết bị ngoại vi ngoài lò chợ sẽ quyết định đến hiệu quả

khai thác. Ngoài ra cần phải xem xét đến các yếu tố phụ trợ khác trong quá trình

vận hành.

Khi tác động tiêu cực đến từ điều kiện địa chất mỏ, kỹ thuật công nghệ tác

động lên cấu trúc tổ chức sản xuất không đủ lớn thì không làm thay đổi trạng thái

hoạt động tổng thể [29, 43, 45, 49, 50]. Khi tác động tiêu cực đủ lớn gây gián đoạn,

giảm năng suất của cấu trúc tổ chức thì cần kích hoạt hệ thống sửa chữa, khắc phục

đƣa về trạng thái hoạt động bình thƣờng (trạng thái 0). Mô hình mạng điểm nút tuần

hoàn xây dựng cho vùng Quảng Ninh nhƣ hình 4.16 và hình 4.17 cho thấy mọi

điểm trong lò chợ đều tiềm ẩn các rủi ro gây ra lỗi hoặc gián đoạn sản xuất.

146

Hình 4.16. Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các yếu tố bất lợi trong

lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

Hình 4.17. Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các yếu tố bất lợi cho lò

chợ hạ trần

4.4.2 Xác định một số biểu đồ tổ chức sản xuất trong điều kiện sản xuất đặc thù

đối với lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh

Điều kiện địa chất mỏ vùng Quảng Ninh có đặc thù riêng, áp dụng các giải

pháp địa kỹ thuật cho phép xác định đƣợc điều kiện địa chất cục bộ, chƣa đƣợc làm

sáng tỏ trong quá trình thăm d trƣớc đó. Khi đã làm sáng tỏ các điều kiện địa chất

147

bất lợi, kết hợp với kế hoạch khai thác sẽ cho phép ngƣời quản lý, công nhân khai

thác chủ động thực hiện các giải pháp kỹ thuật phòng chống... nhằm mục tiêu phát

huy tối đa tính liên tục của dây chuyền sản xuất (hình 4.18).

Hình 4.18. Mô hình dự báo sự thay đổi điều kiện địa chất cục bộ trong quá trình

khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ

Trên hình 4.18 thể hiện các hiện tƣợng địa chất thay đổi thƣờng gặp trong

quá trình khai thác lò chợ CGH tiêu biểu là hiện tƣợng đá kẹp, trụ nổi và hiện tƣợng

nền yếu gây ra lún nền. Ví dụ thể hiện trên hình cho thấy vị trí xuất hiện sự thay đổi

và thời gian dự kiến sẽ gặp hiện tƣợng trên đƣợc tính toán dựa trên tốc độ tiến

gƣơng thực tế của lò chợ. Quý II cần sẵn sàng cho việc vừa khấu than vừa phá đá

kẹp trong vỉa than. Nửa cuối quý III và nửa đầu quý IV cần phải có giải pháp gia cố

nền l để máy khấu, giàn chống chủ động vƣợt qua đoạn nền yếu.

4.4.2.1 Biểu đồ tổ chức sản xuất mẫu khi gương lò chợ gặp trụ nổi, đá kẹp

Đối với trƣờng hợp lò chợ xuất hiện trụ đá nổi, việc cắt đá đƣợc thực hiện

bằng khoan nổ mìn trƣớc khi máy khấu khấu đến vị trí này để đảm bảo độ bền cho

răng cắt của máy khấu. Thông thƣờng, trụ nổi chỉ xuất hiện ở một vị trí dọc chiều

dài lò chợ, khi này công tác khoan nổ mìn phá đá trụ sẽ đƣợc tập trung và khối

148

lƣợng công việc phục vụ công tác khoan nổ mìn nhỏ ít gây ảnh hƣởng đến các công

đoạn sản xuất khác. Công tác tổ chức sản xuất trong trƣờng hợp này mặc dù có sự

thay đổi so với thiết kế ban đầu nhƣng không quá phức tạp (hình 4.19). Việc bố trí

nhân lực cũng cần phải bổ sung thêm đội thợ chuyên môn thực hiện công tác khoan

nổ (hình 4.20).

Hình 4.19. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ

nổi tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ)

Hình 4.20. Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ nổi tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ)

149

Tuy nhiên, trên thực tế sản xuất đã xảy ra hiện tƣợng trụ nổi tại nhiều vị trí

khác nhau trong lò chợ, khi này công tác khoan nổ mìn sẽ phải đƣợc tiến hành đồng

thời tại các đoạn trụ nổi khác nhau dọc theo chiều dài lò chợ. Khoảng cách giữa các

đoạn trụ nổi cũng làm gián đoạn sự hoạt động của máy khấu, khiến cho công tác

khấu gƣơng gặp nhiều khó khăn, kéo theo đó là sự phức tạp hóa các công đoạn phụ

trợ đi kèm. Trên hình 4.21 thể hiện biểu đồ tổ chức chu kỳ điển hình áp dụng cho lò

chợ CGH vỉa 7, Công ty than Hà Lầm trong trƣờng hợp trụ nổi tại 2 vị trí, tổng

chiều dài 2 đoạn trụ nổi chiếm khoảng 50% chiều dài lò chợ. Tƣơng ứng với đó là

biểu đồ bố trí nhân lực đƣợc thể hiện trên hình 4.22.

Hình 4.21. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ

nổi tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ)

Hình 4.22. Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ nổi tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ)

150

Nhƣ trên hình 4.21, đoạn lò chợ gặp trụ nổi nằm ở phía dƣới lò chân và khu

vực giữa lò chợ. Thời gian dành cho công tác khoan nổ mìn đƣợc tính tƣơng đƣơng

với trƣờng hợp ở hình 4.18 do số lƣợng lao động khoan nổ đƣợc bố trí nhiều hơn so

với trƣờng hợp lò chợ chỉ có khoảng 20% chiều dài gặp trụ nổi. Biểu đồ bố trí nhân

lực giữa 2 trƣờng hợp này vì thế cũng có sự khác biệt đáng kể, đặc biệt ở số lƣợng

nhân lực phục vụ công tác khoan nổ mìn.

4.4.2.2 Biểu đồ tổ chức mẫu khi lò chợ bị lún nền

Trong trƣờng hợp lò chợ bị lún nền, sau khi khấu gƣơng bằng máy khấu sẽ

có hiện tƣợng tổ hợp thiết bị bị lún xuống, xuất hiện phần gƣơng nổi lên. Để xử lý

hiện tƣợng này cần di chuyển máy khấu vét nền, đồng thời tiến hành đẩy máng cào

trƣớc ở khu vực giàn bị lún và tiến hành kè vẹt gỗ, chỉnh cột thủy lực đơn. Sau khi

lò chợ ổn định rồi mới tiến hành thu hồi than nóc tại khu vực bị lún nền. Biểu đồ tổ

chức sản xuất và bố trí nhân lực đối với trƣờng hợp lò chợ CGH bị lún nền phía

chân lò chợ đƣợc thể hiện trên hình 4.23 và 4.24.

Hình 4.23. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp bị lún nền khu vực phía chân lò chợ

151

Hình 4.24. Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp bị lún nền khu vực phía chân lò chợ 4.5 Tính toán tối ƣu hóa thời gian làm việc, tổ chức sản xuất cho một số lò chợ

cơ giới hóa vùng Quảng Ninh

4.5.1 Kết quả tính toán tối ưu

Qua việc tính toán tối ƣu hóa cho các l chợ CGH tại mỏ Dƣơng Huy và Hà

Lầm dựa trên các thông số về điều kiện địa chất, kỹ thuật đầu vào đã nêu ở trên đối

với lò chợ 11-7 (mục 4.1.2), lò chợ 11-1.16 (mục 4.2.2.1) và lò chợ 7-3.1 (mục

4.2.2.2) đã đạt đƣợc một số kết quả nhƣ sau (Chi tiết xem phụ lục 1):

+ Đối với lò chợ CGH 11-7, Công ty than Dƣơng Huy:

- Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn: KLC = 0,87;

- Cƣờng độ khấu: fK = 2,28 T/phút;

- Sản lƣợng năm theo tính toán: AN = 666.634 T / 600.000 T = 1,11.

+ Đối với lò chợ CGH 11-1.16, Công ty than Hà Lầm:

- Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn: KLC = 0,88;

- Cƣờng độ khấu: fK = 3,93 T/phút;

- Sản lƣợng năm theo tính toán: AN = 737.482 T / 600.000 T = 1,23.

+ Đối với lò chợ CGH 7-3.1, Công ty than Hà Lầm:

- Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn: KLC = 0,78;

- Cƣờng độ khấu: fK = 2,06 T/phút;

152

- Sản lƣợng năm theo tính toán: AN = 1.269.412 T / 1.200.000 T = 1,06.

4.5.2 Nhận xét kết quả tính toán tối ưu

Kết quả tính toán dựa trên các dữ liệu thực tế và đang sử dụng tại lò chợ

CGH 11-7 (Công ty than Dƣơng Huy), l chợ 11-1.16 và lò chợ 7-3.1 (Công ty than

Hà Lầm) cho sản lƣợng tính toán vƣợt từ 6 ÷ 23% so với sản lƣợng thiết kế ban đầu.

Cốt lõi của các tính toán để có chỉ số vƣợt trội này là:

- Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật nhằm dự đoán trƣớc các nguy cơ dừng

máy đến từ điều kiện địa chất mỏ từ đó cho phép chuyển đổi biểu đồ tổ chức sản

xuất một cách chủ động và linh hoạt.

- Đồng bộ thiết bị theo hƣớng điều tiết tốc độ của của các tổ hợp trong lò chợ

CGH theo khâu sản xuất chậm nhất. Từ đó giảm thiểu những xung đột bất lợi đến từ

điều kiện địa chất mỏ, điều kiện kỹ thuật công nghệ khác nhau.

4.6 Kết luận chƣơng 4

1. Những điểm nghẽn gây gián đoạn sản xuất có thể chia thành các nhóm sau:

- Nhóm các điều kiện địa chất: Gồm vách, trụ, bản chất nội tại vỉa than, địa

chất thủy văn, đá kẹp, đứt gãy, phay phá, biến động chiều dày, góc dốc, ...

- Nhóm các điều kiện kỹ thuật gồm: Chiều dài lò chợ thay đổi theo hƣớng

dài ra và ngắn đi; tụt gƣơng lở nóc; đế giàn lún xuống nền, lực chống ban đầu và lực

chống định mức; giàn chống bị xô lệch, ...

- Nhóm các điều kiện công nghệ gồm: Vấn đề về máy khấu, máng cào, giàn

chống, sự phối hợp giữa các thiết bị trong lò chợ, sự phối hợp làm việc giữa lò chợ

và thiết bị ngoại vi, các sự cố về cơ điện khác, ...

2. Định hƣớng hoàn thiện cấu trúc tổ chức theo hƣớng đồng bộ thiết bị bằng

phƣơng pháp đồng bộ thời gian hoạt động tƣơng thích sẽ dẫn đến hiệu quả làm việc

của cấu trúc lớn hơn so với để các thiết bị hoạt động rời rạc tự do. Theo đó cần phải

cải thiện hiệu quả, tốc độ của khâu chậm nhất trong sản xuất.

3. Khi có công cụ dự báo trƣớc làm sáng tỏ các nguy cơ tiềm ẩn từ điều kiện

địa chất mỏ sẽ nâng cao đƣợc tính liên tục của cấu trúc tổ chức sản xuất trong lò

chợ CGH.

153

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN

1. Trên thế giới mô hình tổ chức sản xuất chủ yếu đƣợc áp dụng là mô hình 3

ca/ngày-đêm và 4 ca/ngày-đêm. Ở vùng Quảng Ninh chủ yếu áp dụng mô hình tổ

chức sản xuất 3 ca/ngày-đêm. Tác động lên cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới

hóa chủ yếu là điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ trong đó yếu tố quyết định đến năng

lực sản xuất lò chợ là các yếu tố tiềm ẩn chƣa đƣợc làm sáng tỏ.

2. Tất cả các khâu sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đều tiềm ẩn các nguy cơ

dẫn đến dừng máy phải tiến hành phục hồi, sửa chữa nhằm đƣa về trạng thái hoạt

động bình thƣờng. Đơn giản hóa chu trình làm việc bằng sơ đồ không gian mạng

điểm nút, khoảng cách giữa các điểm nút là thời gian hoàn thành công đoạn sản

xuất, đƣợc biểu thị qua 16 tham số thời gian biểu thị các trạng thái làm việc của lò

chợ cơ giới hóa trong điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ

3. Cƣờng độ khấu than trong lò chợ và hệ số lệch chuẩn thời gian là chỉ số

quan trọng để phản ánh sự tƣơng thích của cấu trúc tổ chức sản xuất với sự biến

động của các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ. Chỉ số cƣờng độ khấu than cho phép điều

tiết tốc độ làm việc của các tổ hợp thiết bị trong lò chợ. Hệ số thời gian lệch chuẩn

KLC phản ảnh tính hiệu quả của cấu trúc tổ chức sản xuất. Cụ thể ở mỏ Hà Lầm vỉa

11 là KLC = 0,87; vỉa 7 KLC = 0,88; lò chợ vỉa 11 mỏ Dƣơng Huy KLC = 0,78.

4. Khi ứng dụng các giải pháp địa kỹ thuật và kết quả nghiên cứu áp dụng

cho vỉa 11, vỉa 7 mỏ than Hà Lầm và vỉa 11 mỏ than Dƣơng Huy kết quả đạt đƣợc

sản lƣợng tính toán vƣợt từ 6÷23% so với sản lƣợng thiết kế ban đầu. Cốt lõi của

các tính toán để có chỉ số vƣợt trội này là:

- Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật nhằm dự đoán trƣớc các nguy cơ dừng

máy đến từ điều kiện địa chất mỏ từ đó cho phép chuyển đổi biểu đồ tổ chức sản

xuất một cách chủ động và linh hoạt.

154

- Đồng bộ thiết bị theo hƣớng điều tiết tốc độ của của các tổ hợp trong lò chợ

cơ giới hóa theo khâu sản xuất chậm nhất. Từ đó giảm thiểu những xung đột bất lợi

đến từ điều kiện địa chất mỏ, điều kiện kỹ thuật công nghệ khác nhau.

2. KIẾN NGHỊ

Tiếp tục có các nghiên cứu khác để giải bài toán trạng thái hoạt động của lò

chợ cơ giới hóa mà khuôn khổ của luận án chƣa giải quyết hết.

Đề nghị Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin),

Tổng Công ty Đông Bắc, các viện nghiên cứu, Trƣờng đại học... áp dụng kết quả

nghiên cứu, xây dựng phần mềm phục vụ cho sản xuất hiệu quả hơn.

155

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LUẬN ÁN

I. Công trình thuộc danh mục Scopus/ISI (03)

1. Nguyen Van Dung, Nguyen Phi Hung, Tan Do (2019), Numerical study of pile

reinforced slope-A case at Khe Cham coal preparation construction site project

(Vietnam), Book series “Lecture Notes in Civil Engineering” published

by Springer and indexed in Scopus (sciencesconf.org:cigos2019:242346).

(Accepted).

2. Nguyen Phi Hung, Nguyen Van Dung, Tando (2019), Dynamic properties of

loose sand using numerical analysis-A case at Hong Thai Tay coal

transportation road project (Vietnam), Book series “Lecture Notes in Civil

Engineering” published by Springer and indexed in Scopus

(sciencesconf.org:cigos2019:236693). (Accepted).

3. Nguyen Van Dung, Nguyen Phi Hung, Tan Do, Experimental study on the

efficiency of water infusion for 2 underground mining of a coal seam, Civil

Engineering ISI chỉ số IF 2.77 (Published)

II. Công trình trong Hội nghị khoa học quốc tế (03)

1. Nguyen Van Thinh, Nguyen Phi Hung, Nguyen Van Quang, Nguyen Van Dung,

Tran Bao Ngoc (2016), Improving exploitation technology by efficient solution

with conditions of thick and steep seams at Mao Khe coal mine, International

Conference on Advances in Mining and Tunneling, Hanoi, Vietnam. P 218-221.

2. Nguyen Phi Hung, Bui Manh Tung, Nguyen Cao Khai, Nguyen Van Dung

(2017), Research for waste material utilization to increase the life of support,

International Conference on Geo-spatial Technologies and Earth Resources,

Hanoi, Vietnam. P 373 -376.

3. Nguyen Phi Hung, Bui Manh Tung, Nguyen Cao Khai, Nguyen Van Dung,

Pham Manh Tung, Tran Dai Nghia (2017), Research in producing block brick

from wates of disposal area of Thong Nhat coal mine, International Conference

156

on Geo-spatial Technologies and Earth Resources, Hanoi, Vietnam. P 493 –

498.

III. Các công trình trong Hội nghị khoa học quốc gia (03)

1. Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Phi Hùng, Nguyễn Cao Khải, Đặng Phƣơng Thảo,

Lê Duy Khánh (2018), Nghiên cứu xây dựng quy trình thi công khai thác lò chợ

cơ giới chống giữ bằng giàn 2 ANSH cho khu vực khoáng sàng Hồng Thái -

Mạo Khê, Hội nghị quốc gia về Khoa học Trái đất và Tài nguyên thiên nhiên vì

Sự phát triển bền vững, Hà Nội, Việt Nam. Tr 41 – 47.

2. Nguyễn Phi Hùng, Nguyễn Cao Khải, Bùi Mạnh Tùng, Trần Văn Thanh,

Nguyễn Văn Dũng (2018), Nghiên cứu một số nguyên nhân và giải pháp khắc

phục sự cố khi khai thác lò chợ cơ giới hóa, Hội nghị quốc gia về Khoa học Trái

đất và Tài nguyên thiên nhiên vì Sự phát triển bền vững, Hà Nội, Việt Nam. Tr

84 – 90.

3. Nguyễn Phi Hùng, Bùi Mạnh Tùng, Nguyễn Cao Khải, Trần Bảo Ngọc, Nguyễn

Văn Dũng (2016), Xác định chiều dày lớp than hạ trần khi khai thác vỉa than

dày dốc đứng tại vỉa 7 Tây mỏ than Mạo Khê, Hội nghị Khoa học Kỹ thuật mỏ

toàn quốc lần thứ XXV, Quảng Ninh, Việt Nam. Tr 246 – 248.

IV. Các công trình khoa học thuộc Tạp chí ngành (04)

1. Nông Việt Hùng, Nguyễn Văn Dũng, Phùng Mạnh Đắc (2016), Nghiên cứu mối

quan hệ tương tác giữa khối đá vách và giàn chống trong lò chợ cơ giới hóa hạ

trần ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Tạp chí Công nghiệp mỏ, Hà Nội, Việt

Nam. Tr 1-4.

2. Nguyễn Phi Hùng, Trần Văn Thanh, Bùi Mạnh Tùng, Nguyễn Văn Dũng,

Nguyễn Vƣơng Minh Hùng (2018), Nghiên cứu giải pháp công nghệ khi khai

thác vỉa dốc đứng, nghiêng đứng tại mỏ than Hồng Thái, Tạp chí KHKT Mỏ -

Địa chất, Hà Nội, Việt Nam. Tr 27 – 31.

3. Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Phi Hùng, Vũ Thái Tiến Dũng (2019) Các yếu tố

ảnh hưởng và phương pháp tính thời gian làm việc hiệu quả trong cấu trúc tổ

157

chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, Hà Nội, Việt

Nam. (đã chấp nhận đăng bài).

4. Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Phi Hùng, Đào Văn Chi, Bùi Mạnh Tùng (2019)

Ứng dụng mô hình hệ thống liên kết có điều kiện phân tích và xác định trạng

thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa. Tạp chí Công

nghiệp Mỏ, Hà Nội Việt Nam. Tr 35 – 40.

V. Công trình đề tài cơ sở cấp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất (01)

1. Nguyễn Phi Hùng, Nguyễn Văn Dũng, Vũ Thái Tiến Dũng, Bùi Mạnh Tùng,

(2019) Nghiên cứu xây dựng giải pháp tổ chức và điều hành các khâu sản xuất

đồng bộ cho lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, công ty than Dương Huy. (Quyết định

492/QĐ- ĐHM, mã số đề tài T 19-08).

158

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Các tài liệu tham khảo bằng Tiếng Việt

1. Phan Huy Chắt (2007), Khả năng cơ giới khai thác than hầm lò vùng Quảng

Ninh, Tạp chí Công nghiệp Mỏ.

2. Công ty CP than Dƣơng Huy - TKV (2019), Báo cáo kết quả hoạt động sản xuất

lò chợ cơ giới hóa năm 2018: Quảng Ninh.

3. Công ty CP than Dƣơng Huy - TKV (2019), Báo cáo kết quả hoạt động sản xuất

lò chợ cơ giới hóa quý I năm 2019: Quảng Ninh.

4. Công ty CP than Hà Lầm - Vinacomin (2017), Báo cáo tổng kết hoạt động sản

xuất kinh doanh năm 2016: Quảng Ninh.

5. Công ty CP than Hà Lầm - Vinacomin (2019), Báo cáo kết quả hoạt động sản

xuất lò chợ cơ giới hóa năm 2018: Quảng Ninh.

6. Công ty CP than Vàng Danh - Vinacomin (2018), Báo cáo tổng kết hoạt động

sản xuất kinh doanh năm 2017: Quảng Ninh.

7. Công ty HBP (Slovakia) (2012), Báo cáo nghiên cứu đánh giá và đề xuất

phương án khai thác cơ giới hóa đồng bộ tại mỏ than Thống Nhất: Hà Nội.

8. Trƣơng Đức Dƣ và Trần Tuấn Ngạn (2012), Đánh giá hiện trạng, nghiên cứu đề

xuất công nghệ khai thác hợp lý và quy hoạch áp dụng cho các khu vực vỉa

than thuộc Công ty TNHH MTV than Mạo Khê: Hà Nội.

9. Trƣơng Đức Dƣ và Trần Tuấn Ngạn (2012), Khả năng áp dụng cơ giới hóa đồng

bộ khai thác than khu Lộ Trí – Công ty than Thống Nhất: Hà Nội.

10. Lê Văn Hậu, Lê Đức Nguyên, và Ngô Văn Thắng (2019), Nghiên cứu công

nghệ cơ giới hóa phù hợp khai thác trong điều kiện vỉa dày trung bình, góc

dốc vỉa nghiêng đá vách đá trụ yếu tại vùng Uông Bí, Mạo Khê, Khoa học

Công nghệ mỏ, số 2.

11. Lê Nhƣ Hùng và nnk (2008), Thiết kế mỏ hầm lò,NXB Giao thông Vận tải, Hà

Nội.

159

12. (2006), Chương trình nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ tiên tiến

trong sản xuất các sản phẩm xuất khẩu chủ lực (chương trình KC.06/06-10).

13. Lê Duy Khánh (2019), Thành lập biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất hợp lý tại các

lò chợ cơ giới hóa của công ty Cổ phần than Hà Lầm – Vinacomin, Luận văn

thạc sĩ, Đại học Mỏ - Địa chất.

14. Đoàn Văn Kiển và nnk (2008), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hóa

khai thác và thiết kế, chế tạo loại giàn chống tự hành phù hợp áp dụng cho điều

kiện địa chất các vỉa dày độ dốc đến 35º tại vùng Quảng Ninh: Hà Nội.

15. Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (2007), Báo cáo tổng kết

công tác kỹ thuật công nghệ than 2005 - 2007 và chiến lược phát triển ngành

khai thác than bền vững: Hà Nội.

16. Bùi Đình Thanh (2016), Tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ

khai thác vỉa than dày dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh, Luận án tiến sĩ

kỹ thuật, ĐH Mỏ - Địa chất.

17. Trần Văn Thanh (2004), Công nghệ và cơ khí hóa khai thác than hầm lò,NXB

Giao thông Vận tải, Hà Nội.

18. Trần Văn Thanh và Lê Tiến Dũng (2012), Công tác tổ chức khấu mở luồng với

mục đích nâng cao sản lượng lò chợ khai thác cơ giới hóa toàn phần Tạp chí

Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 1, tr. 49-53.

19. Vũ Đình Tiến và Trần Văn Thanh (2008), Công nghệ khai thác than hầm lò,Đại

học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

20. Vũ Trung Tiến (2007), Nghiên cứu công tác tổ chức khấu than bằng máy liên

hợp trong lò chợ dài ở mỏ than vùng Quảng Ninh, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật,

ĐH Mỏ - Địa chất.

21. Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Vinacomin (2007), Báo cáo kết quả nghiên

cứu và triển khai hoạt động khoa học công nghệ năm 2007: Hà Nội.

22. Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Vinacomin (2012), Nhận xét đánh giá kết

quả nghiên cứu và đề xuất phương án khai thác cơ giới hóa đồng bộ tại mỏ

than Thống Nhất: Hà Nội.

160

Các tài liệu tham khảo bằng tiếng nƣớc ngoài

23. Kwame Awuah-Offei, Angelina Anani, Joseph C. Hirschi, và Emmanuel

Ewusie (2019), Optimization of coal recovery and production rate as a function

of panel dimensions, in Advances in Productive, Safe, and Responsible Coal

Mining, Joseph Hirschi, Editor Woodhead Publishing. tr. 63-81.

24. M. Beaulieu và M. Gamache (2006), An enumeration algorithm for solving the

fleet management problem in underground mines, Computers & Operations

Research, số 33, tr. 1606-1624.

25. Scott G. Britton (1987), Computer-based expert system aids underground mine

planning, Coal Age.

26. Edyta Brzychczy và Piotr Wnuk-Lipiński (2013), Knowledge-based modeling

and multi-objective optimization of production in underground coal mines, GH

Journal of Mining and Geoengineering, số 37.

27. R.L. Grayson, C.M. Watts, H. Singh, S. Yuan, J.M. Dean, N.P. Reddy, và R.S.

Nutter (1990), A knowledge-based expert system for managing underground coal

mines in the US, IEEE Transactions on Industry Applications, số 26(4), tr. 598-

606.

28. Haixiang Guo, Kejun Zhu, Chang Ding, và Lanlan Li (2010), Intelligent

optimization for project scheduling of the first mining face in coal mining,

Expert Systems with Applications, số 37(2), tr. 1294-1301.

29. P. Hajela và C.Y. Lin (1992), Genetic search strategies in multicriterion

optimal design, Structural optimization, số 4(2), tr. 99-107.

30. P.E. Hart, R.O. Duda, và M.T. Einaudi (1978), PROSPECTOR - A computer-

based consultation system for mineral exploration, Journal of the International

Association for Mathematical Geology, số 10(5), tr. 589-610.

31. W.P. Hasbrouck, F.A. Hadsell, và M.W. Major (1978), Instrumentation for a

coal seismic system, The 48th annual international meeting of the Society of

Exploration Geophysicists, San Francisco.

161

32. David B. Hertz và Howard Thomas (1983), Risk Analysis and its

Applications,Wiley.

33. C.L. Karr và B. Weck. Self-adjusting fuzzy model for mineral processing

systems. in Proceedings of IEEE 5th International Fuzzy Systems. 1996.

34. Dilip Kumar và Deepak Kumar (2016), Rational Implementation of Mining

Technology, in Management of Coking Coal Resources, Dilip Kumar & Deepak

Kumar, Editors. Elsevier. tr. 113-176.

35. Rakesh Kumar, Arun Kumar Singh, Arvind Kumar Mishra, và Rajendra Singh

(2015), Underground mining of thick coal seams, International Journal of

Mining Science and Technology, số 25(6), tr. 885-896.

36. Mustafa Kumral (2004), Optimal location of a mine facility by genetic

algorithms, Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Section

A: Mining Technology, số 113(2), tr. 83-88.

37. P.R. Lawrence và Lorsch J.W. (1965), Organizing for Product Innovation,

Harvard Business Review: USA. tr. 109-130.

38. L. Lien (2013), Advances in coal mining technology, in The Coal Handbook:

Towards Cleaner Production, Dave Osborne, Editor Woodhead Publishing. tr.

193-225.

39. Quanlong Liu, Xianfei Meng, Xinchun Li, và Xixi Luo (2019), Risk precontrol

continuum and risk gradient control in underground coal mining, Process

Safety and Environmental Protection, số 129, tr. 210-219.

40. I.M. Mason, D.J. Buchanan, và A.K. Booer (1980), Channel wave mapping of

coal seams in the United Kingdom, Geophysics, số 45(7), tr. 1121-1229.

41. Peter McKenzie, Alexandra M. Newman, và Luis Tenorio (2008), Front Range

Aggregates Optimizes Feeder Movements at Its Quarry, Interfaces, số 38, tr.

436-447.

42. Mousumi Modak, Khanindra Pathak, và Kunal Kanti Ghosh (2017),

Performance evaluation of outsourcing decision using a BSC and Fuzzy AHP

162

approach: A case of the Indian coal mining organization, Resources Policy, số

52, tr. 181-191.

43. Shamil Naoum và Ali Haidar (2001), A hybrid knowledge base system and

genetic algorithms for equipment selection, Engineering Construction &

Architectural Management, số 7(1), tr. 3-14.

44. Victor V. Okolnishnikov, Sergey S. Rudometov, và Sergey S. Zhuravlev

(2013), Simulation of Technological Processes in Coal Mining, IFAC

Proceedings Volumes, số 46(9), tr. 2173-2178.

45. Parag C. Pendharkar và James A. Rodge (2000), Nonlinear programming and

genetic search application for production scheduling in coal mines, Annals of

Operations Research, số 95(1-4), tr. 251-267.

46. Syd S. Peng, Feng Du, Jingyi Cheng, và Yang Li (2019), Automation in U.S.

longwall coal mining: A state-of-the-art review, International Journal of Mining

Science and Technology, số 29(2), tr. 151-159.

47. Joachim Pielot (2006), Maximization of Production in Technological System of

Coal Preparation Process, IFAC Proceedings Volumes, số 39(22), tr. 193-198.

48. Maryke C. Rademeyer, Richard C. A. Minnitt, và Rosemary M. S. Falcon

(2019), A mathematical optimisation approach to modelling the economics of a

coal mine, Resources Policy, số 62, tr. 561-570.

49. Peter B. Reid, Mark T. Dunn, David C. Reid, và Jonathon C. Ralston (2015),

Real-World Automation: New Capabilities for Underground Longwall Mining,

CSIRO Mining Technology Queensland Centre for Advanced Technologies

Pullenvale: Qld 4069 Australia.

50. Gholamreza Saeedi, Bahram Rezai, Koroush Shariar, Kazem Oraee, và C.

Karpuz (2009), A Method to Relate the Affecting Parameters and Estimate

Dilution in Coal Mines, Journal of Applied Sciences, số 9, tr. 2556-2566.

51. J. David Schaffer. Multiple Objective Optimization with Vector Evaluated Genetic

Algorithms. in 1st International Conference on Genetic Algorithms. 1985. USA.

163

52. Tu Shihao và Yao Gang. The reliability model of fully mechanized sublevel

caving mining system. in 11th International Symposium on Mine Planning and

Equipment Selection. 2002. Czech Republic.

53. Tu Shihao và Zhang Xianchen. A Q-GERT network model for the optimization

of mining process of the fully-mechanized face. in 6th International Symposium

on Mine Planning and Equipment Selection. 1997. Czech Republic.

54. Ryszard Snopkowski, Aneta Napieraj, và Marta Sukiennik (2016), Method of

the Assessment of the Influence of Longwall Effective Working Time onto

Obtained Mining Output, Archives of Mining Sciences, số 61, tr. 967-977.

55. Ryszard Snopkowski, Aneta Napieraj, và Marta Sukiennik (2017), Examples of

Using the Intensity Indicator of Winning Stream for Various Longwall Shearer-

Based Mining Technologies, Zeszyty Naukowe. Organizacja i Zarządzanie /

Politechnika Śląska, số 111, tr. 69-91.

56. Ryszard Snopkowski và Marta Sukiennik (2012), Selection of the Longwall

Face Crew with Respect to Stochastic Character of the Production Process -

Part 1 - Procedural Description, Archives of Mining Sciences, số 57, tr. 1071-

1088.

57. Ryszard Snopkowski và Marta Sukiennik (2013), Longwall Face Crew

Selection With Respect to Stochastic Character of the Production Process,

Archives of Mining Sciences, số 58, tr. 227-240.

58. Nick Vayenas và Sihong Peng (2014), Reliability analysis of underground

mining equipment using Genetic Algorithms: A case study of two mine hoists,

Journal of Quality in Maintenance Engineering, số 20(1).

59. Nick Vayenas và Greg Yuriy (2007), Using GenRel for reliability assessment of

mining equipment, Journal of Quality in Maintenance Engineering, số 13(1), tr.

62-74.

60. Guofa Wang, Yongxiang Xu, và Huaiwei Ren (2019), Intelligent and ecological

coal mining as well as clean utilization technology in China: Review and prospects,

International Journal of Mining Science and Technology, số 29(2), tr. 161-169.

164

61. Colin R. Ward (2012), Coal Exploration and Mining Geology: Australia.

62. Q.X. Yun, W.W. Guo, Y.F. Chen, C.W. Lu, và Lian M.J. (2003), Evolutionary

algorithms for the optimization of production planning in underground mines,

Application of Computers and Operations Research in the Minerals Industries,

tr. 311-314.

63. H.L. Zimmermann (2010), Fuzzy set theory, Wiley. tr. 317-332.

64. 张东升 và 徐正海 (2009), 矿井高产高效开采模式及新技术, 中国矿业大学.

65. 杜计平 và 孟宪锐 (2005), 采矿学, 中国矿业大学.

PHỤ LỤC 1

Tính toán tối ƣu một số lò chợ cơ giới hóa đồng bộ vùng Quảng Ninh

Hà Lầm Dƣơng Huy STT Thông số Kí hiệu Đơn vị LC 7-3.1 LC 11-7

Số luồng khấu trong 01 chu kỳ

m m T/m3 m m m - - - m m m m m m m

1 Chiều dài l chợ 2 Chiều dày vỉa 3 Tỷ trọng than 4 Chiều cao khấu 5 Chiều sâu cắt (bƣớc khấu) 6 Chiều cao thu hồi 7 8 Hệ số khấu 9 Hệ số thu hồi 10 Chiều dài thân máy 11 Chiều dài khám chân l chợ 12 Chiều dài khám đầu l chợ 13 Khoảng cách tối thiểu từ vị trí sang máng đến máy khấu hoạt động 14 Khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển vì chống đến máy khấu hoạt động 15 Khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển vì chống đến vị trí sang máng 16 Khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển vì chống đến vị trí thu hồi than 17 Vận tốc máy khấu khi hƣớng lên trong quá trình tạo khám LC 11- 1.16 118,00 14,50 1,63 2,60 0,63 11,90 2,00 0,95 0,90 11,00 15,00 15,00 10,50 15,00 15,00 15,00 2,00 154,00 22,30 1,63 3,00 0,63 19,30 2,00 0,95 0,90 15,00 18,00 18,00 10,50 15,00 15,00 15,00 2,00 122,00 3,40 1,63 3,40 0,63 - 2,00 1,00 - 15,00 25,00 25,00 8,00 10,00 10,00 - 2,00 LLC M γ mKH r mTH nKH kKH kTH LM LKC LKĐ x1 x2 x3 x4 VKL m/phút

Hà Lầm Dƣơng Huy Thông số STT Kí hiệu Đơn vị LC 7-3.1 LC 11-7

18 Vận tốc máy khấu khi hƣớng xuống trong quá trình tạo khám 19 Vận tốc máy khấu khi khấu hƣớng lên ở trạng thái bình thƣờng 20 Vận tốc máy khấu khi khấu hƣớng xuống ở trạng thái bình thƣờng 21 Vận tốc máy khấu khi di chuyển không tải hƣớng lên 22 Vận tốc máy khấu khi di chuyển không tải hƣớng xuống 23 Chiều dài cầu máng cào 24 Thời gian di chuyển 01 cầu máng 25 Tốc độ sang máng cào 26 Chiều dài đoạn máng cào c n lại cần di chuyển ở khu vực khám chân 27 Chiều dài đoạn máng cào c n lại cần di chuyển ở khu vực khám đầu 28 Khoảng cách giữa 2 vì chống liền nhau khu vực khám chân 29 Khoảng cách giữa 2 vì chống liền nhau khu vực khám đầu 30 Khoảng cách giữa 2 vì chống liền nhau khu vực thân l chợ 31 Thời gian di chuyển 01 vì chống ở khu vực khám chân 32 Thời gian di chuyển 01 vì chống ở khu vực khám đầu 33 Thời gian di chuyển 01 vì chống ở khu vực thân l chợ 34 Tốc độ di chuyển vì chống ở khu vực khám chân 35 Tốc độ di chuyển vì chống ở khu vực khám đầu 36 Tốc độ di chuyển vì chống ở khu vực thân l chợ 37 Chiều dài đoạn vì chống c n lại cần di chuyển ở khu vực khám chân m LC 11- 1.16 2,50 3,00 4,00 4,50 5,00 1,50 1,00 1,50 15,00 15,00 1,50 1,50 1,50 5,00 4,00 3,00 0,30 0,38 0,50 15,00 2,50 3,00 4,00 4,50 5,00 1,50 1,00 1,50 18,00 18,00 1,50 1,50 1,50 5,00 4,00 3,00 0,30 0,38 0,50 18,00 3,00 4,00 5,00 8,00 8,20 1,50 0,50 3,00 23,00 23,00 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,00 1,00 1,00 1,50 25,00 VKX m/phút VL m/phút VX m/phút VK0L m/phút VK0X m/phút LCM m tCM phút VVT m/phút LMKC m LMKĐ m L1 m L2 m LVC m tVKC phút tVKĐ phút tVC phút VVKC m/phút VVKĐ m/phút VVC m/phút LVKC

Hà Lầm Dƣơng Huy Thông số STT Kí hiệu Đơn vị LC 7-3.1 LC 11-7

38 Chiều dài đoạn vì chống c n lại cần di chuyển ở khu vực khám đầu 39 Tốc độ hạ trần than 40 Thời gian máy khấu khấu mở luồng khám chân theo hƣớng đi lên 41 Thời gian dừng chờ khu vực đầu khám chân 42 Thời gian máy khấu khấu hoàn thiện khám chân theo hƣớng đi xuống 43 Thời gian dừng chờ khu vực chân khám chân 44 Thời gian máy khấu di chuyển không tải tại khám chân theo hƣớng đi lên 45 Thời gian máy khấu khấu thông luồng l chợ theo hƣớng đi lên 46 Thời gian máy khấu dừng chờ hoàn thiện luồng khấu ở đầu l chợ 47 Thời gian máy khấu khấu mở luồng khám đầu theo hƣớng đi xuống 48 Thời gian dừng chờ khu vực chân khám đầu 49 Thời gian máy khấu khấu hoàn thiện khám đầu theo hƣớng đi lên 50 Thời gian dừng chờ khu vực đầu khám đầu 51 Thời gian máy khấu di chuyển không tải tại khám đầu theo hƣớng đi xuống 52 Thời gian máy khấu khấu thông luồng l chợ theo hƣớng đi xuống 53 Thời gian máy khấu dừng chờ hoàn thiện luồng khấu ở chân l chợ LC 11- 1.16 15,00 0,25 2,00 10,00 6,00 50,00 0,89 34,33 155,17 1,60 10,00 7,50 40,00 0,80 25,75 458,88 18,00 0,25 1,50 12,00 7,20 60,00 0,67 45,33 204,17 1,20 12,00 9,00 48,00 0,60 34,00 582,63 25,00 - 5,00 7,67 8,33 25,00 1,25 24,25 29,08 3,33 7,67 12,50 25,00 1,00 19,40 33,53 LVKĐ VHT m/phút phút t1 phút t2 phút t3 phút t4 phút t5 phút t6 phút t7 phút t8 phút t9 phút t10 phút t11 phút t12 phút t13 phút t14

54 phút 72,63 72,63 - tTH Thời gian từ lúc máy bắt đầu khấu xuống đến khi thu hồi than khám đầu xong

55 Thời gian các thiết bị hoạt động của một chu kỳ 56 Thời gian bảo dƣỡng thiết bị và các công việc phụ trợ trong chu kỳ 57 Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu kỳ phút phút phút 802,91 360,00 180,00 1.018,29 360,00 180,00 203,02 120,00 90,00 TLV t15 t16

Hà Lầm Dƣơng Huy Thông số STT Kí hiệu Đơn vị LC 7-3.1 LC 11-7

58 Hệ số sử dụng thời gian trong ca (tính giao ca+ nghỉ giải lao = 1 giờ) LC 11- 1.16 0,88 - 0,88 0,88

413,02 0,98 425,96 - 851,92 3,05 1.558,29 3,71 450,71 5.219,18 6.120,59 0,81

4.701,53 2.469,01

59 Thời gian 01 chu kỳ hoàn chỉnh 60 Số ca hoàn thành 01 chu kỳ 61 Sản lƣợng luồng khấu 62 Sản lƣợng luồng thu hồi 63 Sản lƣợng 01 chu kỳ 64 Số lƣợng chu kỳ trong 01 ngày đêm 65 Sản lƣợng 01 ngày đêm 66 Hệ số hoàn thành chu kỳ 67 Hệ số có tính đến khả năng chuyển diện 68 Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn 69 Cƣờng độ khấu 1.342,91 3,20 299,30 2.465,77 3.064,37 0,94 2.731,42 0,95 0,90 0,87 2,28 phút ca T T T chu kỳ T - - - T/phút 0,95 0,90 0,78 2,06 0,95 0,90 0,88 3,93

1.269.412 666.634

737.482 1,23 T - 1,06 1,11 ηTG TCK nC AKH ATH ACK nCK ANĐ kCK kCD KLC fK AN kSL 70 Sản lƣợng năm 71 Tỷ lệ sản lƣợng so với thiết kế