Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ kỹ thuật với 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" do nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Dũng thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất (Hà Nội, 2020), thuộc ngành Khai thác mỏ (mã số: 9520603), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Văn Thanh và TS. Nguyễn Phi Hùng.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Trong bối cảnh nền kinh tế Việt Nam duy trì tốc độ tăng trưởng trên 6%/năm, nhu cầu năng lượng quốc gia gia tăng nhanh chóng, trong đó than đá đóng góp tỷ trọng 18,2% tổng nguồn năng lượng. Quy hoạch phát triển ngành than đặt mục tiêu sản lượng than thương phẩm đạt 47–50 triệu tấn vào năm 2020; 51–54 triệu tấn vào năm 2025 và 55–57 triệu tấn vào năm 2030. Cùng lúc đó, nguồn nhân lực lao động hầm lò trực tiếp có xu hướng suy giảm do sự dịch chuyển lao động sang các ngành kinh tế khác, đòi hỏi ngành mỏ phải đẩy mạnh áp dụng cơ giới hóa (CGH) nhằm tăng năng suất lao động và bảo đảm an toàn.
Mặc dù Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) đã đầu tư 11 dây chuyền khai thác CGH đồng bộ, song hiệu quả vận hành thực tế chưa đạt chỉ tiêu thiết kế: tỷ lệ hoàn thành kế hoạch sản lượng CGH năm 2013 đạt 73,8%, năm 2014 đạt 51,3%, năm 2015 đạt 61,4%; đến thời điểm nghiên cứu chỉ còn 06 dây chuyền duy trì hoạt động. Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng này là các yếu tố địa chất mỏ biến động và các sự cố kỹ thuật tiềm ẩn gây gián đoạn sản xuất. Các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào việc đánh giá điều kiện kỹ thuật - công nghệ hoặc hiệu quả kinh tế đơn lẻ, tạo ra một khoảng trống nghiên cứu lớn về mặt tổ chức sản xuất đồng bộ và điều tiết nhịp nhàng các khâu công tác trong không gian - thời gian. Do đó, việc xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất khoa học, có khả năng thích ứng linh hoạt với điều kiện thực tế vùng Quảng Ninh là yêu cầu kỹ thuật cấp bách.
Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm ra phương 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.
- Hợp lý hóa cấu trúc tổ chức sản xuất để thiết lập biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác sát với điều kiện thực tế và đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao.
Luận điểm khoa học
- Luận điểm 1: Các điều kiện tự nhiên là yếu tố khách quan không thay đổi, do đó các điều kiện kỹ thuật và công nghệ được lựa chọn phải tương thích với điều kiện địa chất mỏ. Mức độ phức tạp của địa chất mỏ và 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 vượt qua khả năng tự điều chỉnh của cấu trúc tổ chức, phải kích hoạt các giải pháp can thiệp, sửa chữa để đưa lò chợ về trạng thái hoạt động bình thường.
- Luận điểm 2: Cường độ khấu than trong lò chợ và hệ số lệch chuẩn thời gian ($K_{LC}$) là các chỉ số quan trọng phản ánh sự tương thích của cấu trúc tổ chức sản xuất với sự biến động của các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các thành phần cơ bản cấu thành nên cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH hầm lò.
- Phạm vi nghiên cứu: Các lò chợ CGH đồng bộ áp dụng công nghệ hạ trần thu hồi than nóc và không hạ trần tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh (tiêu biểu như Than Dương Huy, Than Hà Lầm, Than Nam Mẫu, Than Vàng Danh, Than Khe Chàm, Than Quang Hanh, Than Hồng Thái).
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trên thế giới
Tổ chức sản xuất trong lò chợ CGH đã được nhiều tác giả quốc tế nghiên cứu:
- Cơ sở lý thuyết về tổ chức sản xuất và mô hình hóa: W. Plümer (CHLB Đức), Snopkowski (Đại học Khoa học Công nghệ AGH, Ba Lan), P. R. Lawrence và J. W. Lorsch (Đại học Harvard), Zhang Chi Ming (Đại học Mỏ và Công nghệ Trung Quốc).
- Phương pháp đánh giá khả năng áp dụng công nghệ CGH:
- Phương pháp cho điểm (Score Method): Phổ biến tại các nước phương Tây, lượng hóa tổng hợp các điều kiện kinh tế, xã hội, môi trường, thị trường, cơ sở hạ tầng và địa chất thành thang điểm tổng để ra quyết định đầu tư vĩ mô. Nhược điểm là đòi hỏi dữ liệu đầu vào viễn thám, thống kê địa chất rất lớn và chưa tối ưu hóa quy trình vi mô trong gương lò.
- Phương pháp đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm địa chất - kỹ thuật mỏ: Phổ biến tại các nước thuộc Liên Xô cũ (SNG) và Việt Nam, phân tích phạm vi áp dụng của thiết bị theo từng khối trữ lượng cụ thể.
- Mô hình tổ chức sản xuất chu kỳ thực nghiệm:
- Tại Trung Quốc: Áp dụng phổ biến chế độ 4 ca/ngày-đêm (6 giờ/ca) hoặc 3 ca/ngày-đêm (8 giờ/ca). Các lò chợ CGH hạ trần như lò chợ 8104 cánh Nam mỏ HuLuGou, mỏ than XiShui (lò chợ 8402), mỏ Xinzhou Yao (vỉa 14) thực hiện công tác khấu than song song với thu hồi than hạ trần ở khoảng cách an toàn. Tại mỏ Đại Đồng áp dụng CGH khấu vỉa siêu cao lên đến 7,3 m.
- Tại các nước SNG: Nghiên cứu các tổ hợp thiết bị đồng bộ MKM-97 (cho vỉa mỏng 0,7–1,3 m), KM-87/KM-87D (vỉa dày đến 1,9 m, dốc $15^\circ$), 1MK, 11MK (máy khấu KSh-1kg), máy khấu Temp phối hợp vì chống KGĐ (cho vỉa dốc $>45^\circ$), tổ hợp ASa (khai thác theo hướng dốc), tổ hợp KTU và KTU-AMS (khai thác chia lớp kết hợp hạ trần dưới giàn dẻo cho vỉa dày). Đặc điểm của mô hình SNG là công tác thu hồi than hạ trần thường được bố trí tách biệt hoàn toàn sau khi hoàn thành luồng khấu.
Các hướng nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam, công nghệ CGH được nghiên cứu và thử nghiệm từ năm 1978:
- Các nhà khoa học đầu ngành như Trần Văn Huỳnh, Trần Xuân Hà, Trần Văn Thanh, Vũ Đình Tiến, Đặng Văn Cương (Trường Đại học Mỏ - Địa chất); Phùng Mạnh Đắc, Trương Đức Dư, Nguyễn Anh Tuấn, Ninh Quang Thành, Đỗ Mạnh Phong, Lê Như Hùng (Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin) đã thực hiện các công trình đặt nền móng về lựa chọn công nghệ, thiết bị chống giữ và phân tích điều kiện áp dụng CGH.
- Đề tài cấp Nhà nước giai đoạn 2006–2010 về nghiên cứu chế tạo giàn chống tự hành cho vỉa dày dốc đến $35^\circ$ đã được thử nghiệm tại Than Vàng Danh (2008–2013) và Than Nam Mẫu (2010). Tuy nhiên, thời gian khai thác hữu ích thực tế tại các đơn vị này chiếm chưa đầy một nửa quỹ thời gian do ách tắc và sự cố địa chất.
- Thực tiễn tính toán tổ chức sản xuất tại các doanh nghiệp mỏ Việt Nam hiện dựa vào 2 phương pháp:
- Phương pháp tính xuôi: $N = \frac{A}{M}$ (trong đó $N$ là tổng nhân lực, $A$ là công suất yêu cầu, $M$ là tổng khối lượng công việc). Phương pháp này bỏ qua các yếu tố gián đoạn tiềm ẩn (đá kẹp cục bộ, sự cố cơ điện, cung cấp vật tư chậm).
- Phương pháp tính ngược: $N_i = \frac{K_i}{M_i}$ (trong đó $N_i, K_i, M_i$ lần lượt là nhân lực, khối lượng và định mức của công việc thứ $i$). Phương pháp này dẫn đến tổng biên chế quá cao và không phản ánh được tính linh hoạt của đội thợ toàn năng.
Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết
Các công trình trong nước chưa giải quyết được mối quan hệ tương tác không gian - thời gian giữa tổ hợp thiết bị với các biến động địa chất bất lợi ngoài dự kiến (như trụ đá nổi, lún nền máng cào, đứt gãy kiến tạo). Luận án tập trung xây dựng mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất động, lượng hóa thời gian làm việc hữu ích qua hệ thống tham số chuẩn và hệ số lệch chuẩn $K_{LC}$, cung cấp công cụ điều tiết chu kỳ khai thác và bố trí lao động linh hoạt cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và khung phân tích
- Lý thuyết độ tin cậy và lý thuyết chuỗi: Vận dụng để đánh giá xác suất làm việc liên tục của các thiết bị chính trong dây chuyền (máy khấu, giàn chống, máng cào).
- Mô hình hóa không gian - thời gian: Sử dụng đồ thị mạng "điểm nút tuần hoàn" để mô tả chu kỳ phối hợp chuyển động giữa máy khấu than, di chuyển giàn chống và đẩy chuyển máng cào.
- Phương pháp đánh giá tổng hợp tập mờ (Fuzzy method): Xây dựng các hàm số lệ thuộc để lượng hóa 11 yếu tố địa chất mỏ và kỹ thuật công nghệ tác động đến dây chuyền CGH.
- Phương pháp địa kỹ thuật sóng địa chấn: Sử dụng lý thuyết truyền sóng kênh (in-seam channel wave) phản xạ trong vỉa than để phát hiện cấu trúc dị thường địa chất trước gương khai thác.
Phương pháp nghiên cứu thực tế
- Phương pháp tổng hợp và phân tích thống kê thực địa: Thu thập số liệu đo đạc thực tế về thời gian chu kỳ, cơ cấu nhân lực, bước khấu, bước hạ trần và các sự cố ách tắc tại các lò chợ CGH vùng Quảng Ninh.
- Phương pháp mô hình sơ đồ khối và thuật toán tối ưu: Xây dựng thuật toán tính toán thời gian làm việc hiệu quả dựa trên 16 tham số thời gian và xác định hệ số lệch chuẩn $K_{LC}$.
Nguồn tư liệu và dữ liệu nghiên cứu
- Tài liệu khảo sát địa chất, số liệu thống kê sản xuất thực tế tại các công ty than: Dương Huy, Hà Lầm, Nam Mẫu, Vàng Danh, Khe Chàm, Quang Hanh, Hồng Thái.
- Hồ sơ thiết kế kỹ thuật của các tổ hợp CGH do các đơn vị tư vấn trong nước và nước ngoài (Viện thiết kế mỏ Nam Kinh - Trung Quốc) lập.
- Kết quả đo đạc địa vật lý sóng địa chấn tại vỉa 8 than mỏ Vàng Danh.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa đồng bộ
Chương này tổng kết thực tiễn các mô hình tổ chức sản xuất CGH trên thế giới và tại Việt Nam:
- Mô hình tổ chức quốc tế: Phân tích sự khác biệt giữa sơ đồ 3 ca/ngày-đêm và 4 ca/ngày-đêm; phân tích phương thức khấu 1 chiều (máy khấu chỉ cắt than khi đi lên, chạy không tải đi xuống như máy KSh-1kg) và khấu 2 chiều; công nghệ thu hồi than nóc liền sau luồng khấu (Trung Quốc) so với thu hồi than nóc sau khi kết thúc chu kỳ khấu luồng (SNG).
- Mô hình tổ chức thực tế tại vùng than Quảng Ninh:
- Mỏ Ngã Hai (Than Quang Hanh): Vỉa dày 2,4 m, dốc $18^\circ$, lò chợ dài 78 m, công suất thiết kế 180.000 T/năm. Sử dụng giàn chống ZQY3600/12/28 và máy khấu MG132/320-W; chu kỳ 2 luồng/ca, bố trí 22 người/ca (6 lao động trực tiếp).
- Mỏ Dương Huy: Vỉa 11 dày 3,4 m, dốc $<35^\circ$, lò chợ dài 150 m, công suất thiết kế 600.000 T/năm; làm việc 3 ca/ngày-đêm (khấu than ở ca 1, ca 2, nửa đầu ca 3; bảo dưỡng nửa cuối ca 3).
- Khu Tràng Khê (Than Hồng Thái): Vỉa dày 1,8 m, dốc $50^\circ$, lò chợ dài 60 m, áp dụng tổ hợp 2ANSH công suất 250.000 T/năm; chế độ 1 chu kỳ/ngày-đêm với 14 người/ca (4 lao động trực tiếp).
- Than Nam Mẫu: Vỉa dày 6,7 m, dốc $16^\circ$, lò chợ dài 102 m, công suất 600.000 T/năm; sử dụng giàn VINAALTA 2.15 và máy khấu MB 12-2 V2P/R-450E với 01 máng cào kiêm nhiệm khấu và thu hồi than hạ trần; chu kỳ 2 luồng khấu/2 ca (3 luồng/ngày-đêm), bố trí 37 người/ca.
- Lò chợ I-8-1 (Than Vàng Danh): Vỉa dày 5,54 m, dốc $11^\circ$, lò chợ dài 93 m, công suất 380.000 T/năm; chiều cao khấu 2,5 m, hạ trần 3,04 m; giàn ZF4400/17/28 và ZFG4800/20/32, máy khấu MG170/410-WD; bố trí 30 người/ca.
- Than Khe Chàm: Vỉa dày 5,0–6,5 m, dốc $20^\circ$, lò chợ dài 150 m, công suất 600.000 T/năm; sử dụng 2 máng cào, 5 luồng khấu và hạ trần/ngày-đêm; bố trí 37 người/ca (tổng 111 người/ngày-đêm).
- Than Hà Lầm: Áp dụng 2 dây chuyền CGH hạ trần: lò chợ vỉa 11 (công suất 600.000 T/năm) và lò chợ 7-3.1 vỉa 7 (công suất 1.200.000 T/năm, chiều dày vỉa 22,3 m, dốc 10–$25^\circ$, lò chợ dài 154 m, khấu lớp trụ 3,0 m và hạ trần toàn bộ). Thiết bị gồm giàn ZF8400/20/32 (lực chống 8.400 kN), giàn quá độ ZFG9600/23/37 (lực chống 9.600 kN), máy khấu MG300/730-WD1 (1.600 T/h), máng cào trước SGZ 764/400 (800 T/h) và máng cào sau SGZ 800/630 (1.000 T/h).
Bảng 1: Tổng hợp thông số kỹ thuật một số lò chợ cơ giới hóa tại Quảng Ninh (trích từ văn bản luận án)
| Đơn vị / Lò chợ |
Chiều dày vỉa (m) |
Góc dốc vỉa (độ) |
Chiều dài lò chợ (m) |
Công suất thiết kế (T/năm) |
Loại hình công nghệ |
Thiết bị chính (Giàn chống / Máy khấu) |
| Quang Hanh (Ngã Hai) |
2,4 |
18 |
78 |
180.000 |
Không hạ trần |
ZQY3600/12/28 / MG132/320-W |
| Dương Huy (Vỉa 11) |
3,4 |
< 35 |
150 |
600.000 |
Không hạ trần |
TT-11-5 |
| Hồng Thái (Tràng Khê) |
1,8 |
50 |
60 |
250.000 |
Vỉa dốc đứng |
2ANSH |
| Nam Mẫu |
6,7 |
16 |
102 |
600.000 |
Hạ trần (1 máng cào) |
VINAALTA 2.15 / MB 12-2 V2P/R-450E |
| Vàng Danh (I-8-1) |
5,54 |
11 |
93 |
380.000 |
Hạ trần (khấu 2,5m + hạ 3,04m) |
ZF4400/17/28 & ZFG4800 / MG170/410-WD |
| Khe Chàm |
5,0–6,5 |
20 |
150 |
600.000 |
Hạ trần (2 máng cào) |
Giàn tự hành / Máy khấu |
| Hà Lầm (7-3.1 vỉa 7) |
22,3 |
10–25 |
154 |
1.200.000 |
Hạ trần (khấu 3,0m + hạ nóc) |
ZF8400 & ZFG9600 / MG300/730-WD1 |
Chương 2. Nghiên cứu ảnh hưởng 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 này tập trung xác lập cơ sở khoa học để đánh giá tính tương thích của thiết bị và tổ chức sản xuất với điều kiện mỏ:
- Xác lập các hàm số lệ thuộc tập mờ (Fuzzy membership functions): Lượng hóa các yếu tố địa chất bao gồm độ cứng vỉa than ($f_v$), góc dốc vỉa, độ biến động chiều dày vỉa, độ cứng đất đá vây quanh, tỷ lệ đất đá cứng trong đá vách và đá trụ, chiều dày vách giả ($h_0$), ứng suất vách trực tiếp, khả năng tiếp nhận áp lực của vách cơ bản, chiều dài theo phương ($S$), chiều dài lò chợ ($L$) và chiều cao khấu ($m$).
- Phân tích so sánh các giải pháp kỹ thuật - công nghệ:
- Khai thác chiều cao khấu lớn so với chiều cao khấu trung bình.
- Phương pháp chia lớp, khai thác hạ trần và khai thác vỉa dày trung bình.
- Hệ thống khai thác cột dài theo hướng dốc so với cột dài theo phương.
- Phương thức khấu than 2 chiều và khấu than 1 chiều.
- Cơ chế chuyển đổi trạng thái tổ chức sản xuất: Thiết lập sơ đồ chuyển đổi trạng thái khi lò chợ chịu các tác động tiêu cực từ điều kiện địa chất (như đá kẹp, sập lở nóc, lún nền), làm cơ sở kích hoạt các quy trình vận hành dự phòng.
Chương 3. Nghiên cứu xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa
Chương này xây dựng mô hình toán học và không gian - thời gian cho dây chuyền khai thác:
- Mô hình hóa không gian - thời gian: Xây dựng mô hình tương tác logic giữa 3 khâu thiết bị: máy khấu than, giàn chống và máng cào than. Thiết lập mô hình mạng "điểm nút tuần hoàn" cho chu kỳ khấu không hạ trần và chu kỳ khấu hạ trần than nóc (theo 2 phương án: hạ trần ngược chiều khấu hoặc hạ trần từ giữa lò chợ).
- Thuật toán xác định thời gian làm việc hiệu quả: Luận án xác định trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất thông qua hệ thống 16 tham số thời gian.
- Xác định các chỉ số điều tiết:
- Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn ($K_{LC}$): Đánh giá mức độ sai lệch giữa thời gian chu kỳ thiết kế và thời gian tác nghiệp thực tế do các biến động kỹ thuật - địa chất.
- Cường độ khấu than: Chỉ số xác định tốc độ tiến gương và khả năng giải phóng than, giúp đồng bộ hóa tốc độ làm việc giữa máy khấu, hệ thống vận tải máng cào và công tác hạ trần.
Chương 4. Tối ưu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh
Chương này ứng dụng kết quả lý thuyết vào thực tế sản xuất tại các mỏ than Quảng Ninh:
- Đánh giá hiện trạng sai lệch thiết kế - thực tế:
- Tại mỏ Dương Huy (vỉa 11): Tồn tại sự gián đoạn trong việc phối hợp giữa khấu than và bảo dưỡng thiết bị.
- Tại mỏ Hà Lầm: Thiết kế của Viện thiết kế mỏ Nam Kinh bố trí 3 ca tách biệt (ca 1 khấu 2 luồng, ca 2 hạ trần, ca 3 bảo dưỡng). Thực tế sản xuất mỏ đã phải chuyển đổi sang: ca 1 và ca 2 khấu khám kết hợp khấu nửa lò chợ, ca 3 khấu phần thân lò; hạ trần tiến hành song song với khấu than; công tác bảo dưỡng đưa lên đầu mỗi ca.
- Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật phát hiện dị thường: Sử dụng phương pháp đo địa chấn sóng kênh (channel wave seismics) phản xạ trong vỉa than để mô phỏng 3D vị trí đứt gãy F3 tại vỉa 8 mỏ Than Vàng Danh, chứng minh khả năng dự báo trước các nguy cơ biến động địa chất để chủ động điều chỉnh biểu đồ tổ chức sản xuất.
- Thiết lập biểu đồ tổ chức chu kỳ cho các điều kiện sản xuất đặc thù: Xây dựng biểu đồ chu kỳ và bố trí nhân lực chi tiết cho 3 kịch bản bất lợi điển hình tại Quảng Ninh:
- Kịch bản 1: Lò chợ gặp trụ đá nổi tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ).
- Kịch bản 2: Lò chợ gặp trụ đá nổi tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ).
- Kịch bản 3: Lò chợ bị lún nền khu vực phía chân gương khai thác.
- Kết quả tính toán tối ưu hóa hệ số lệch chuẩn thời gian ($K_{LC}$):
- Lò chợ CGH vỉa 11 mỏ Hà Lầm: $K_{LC} = 0,87$.
- Lò chợ CGH 7-3.1 vỉa 7 mỏ Hà Lầm: $K_{LC} = 0,88$.
- Lò chợ CGH vỉa 11 mỏ Dương Huy: $K_{LC} = 0,78$.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt lý luận khoa học
- Xây dựng phương pháp luận khoa học kết nối các công đoạn tác nghiệp rời rạc trong gương lò chợ CGH thành một cấu trúc tổ chức sản xuất đồng bộ, liên tục và có khả năng tự điều chỉnh linh hoạt.
- Lượng hóa trạng thái vận hành của lò chợ CGH dưới tác động của các yếu tố địa chất mỏ và kỹ thuật công nghệ thông qua hệ thống 16 tham số thời gian.
- Xác lập chỉ số cường độ khấu than và hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn ($K_{LC}$) làm cơ sở định lượng để đánh giá mức độ tương thích của tổ chức sản xuất với điều kiện thực tế mỏ, cho phép điều tiết chính xác tốc độ của tổ hợp thiết bị.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật
- Cung cấp công cụ quản lý, giám sát và xác lập nhanh biểu đồ tổ chức sản xuất, biểu đồ bố trí nhân lực cho các lò chợ CGH trong điều kiện bình thường và điều kiện phát sinh sự cố.
- Ứng dụng giải pháp địa chấn sóng kênh trong việc xác định trước các dị thường địa chất (đứt gãy kiến tạo) trong vỉa than nhằm hạn chế thời gian ngừng sản xuất đột xuất.
- Xây dựng thành công các biểu đồ tổ chức sản xuất đặc thù ứng phó với hiện tượng trụ đá nổi (chiếm 20% và 50% chiều dài gương lò) và hiện tượng lún nền chân lò chợ.
- Tối ưu hóa chu kỳ sản xuất cho các lò chợ CGH trọng điểm tại Than Hà Lầm (vỉa 11 đạt $K_{LC} = 0,87$; vỉa 7 đạt $K_{LC} = 0,88$) và Than Dương Huy (vỉa 11 đạt $K_{LC} = 0,78$).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của nghiên cứu
- Phạm vi khảo sát và tính toán tối ưu tập trung chủ yếu vào các lò chợ CGH đồng bộ tại vùng than Quảng Ninh với điều kiện địa chất vỉa dày dốc thoải đến nghiêng, và một số lò chợ vỉa dốc cục bộ; chưa bao quát toàn bộ các biến dạng phức tạp của mọi khoáng sàng than hầm lò.
- Các kịch bản dị thường địa chất được mô hình hóa chi tiết tập trung vào hai dạng phổ biến nhất là trụ đá nổi và lún nền máng cào chân lò chợ.
Hướng nghiên cứu tiếp
- Mở rộng ứng dụng phương pháp luận cấu trúc tổ chức sản xuất cho các điều kiện địa chất biến động mạnh hơn (vỉa uốn nếp ngậm nước ngầm, vỉa có độ cứng thay đổi đột ngột).
- Nghiên cứu tích hợp thuật toán tính toán 16 tham số thời gian và hệ số $K_{LC}$ vào phần mềm điều hành sản xuất mỏ tự động theo thời gian thực.
Giá trị tham khảo
Đối tượng thụ hưởng
- Cán bộ quản lý, chỉ huy sản xuất và kỹ sư công nghệ: Tại các mỏ than hầm lò thuộc Tập đoàn TKV, sử dụng làm tài liệu hướng dẫn lập hộ chiếu khai thác, xây dựng biểu đồ tổ chức chu kỳ và phân bổ nhân lực ca kíp sát với thực tế.
- Cơ quan tư vấn, thiết kế mỏ: Làm cơ sở dữ liệu tính toán công suất khả thi và lựa chọn thiết bị CGH đồng bộ cho các dự án khai thác than hầm lò mới.
- Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học: Chuyên ngành Khai thác mỏ, Kỹ thuật mỏ và Kinh tế quản lý mỏ tại các trường đại học, viện nghiên cứu.
Nội dung đáng tham khảo
- Dữ liệu thực tế và thông số kỹ thuật của 7 dây chuyền lò chợ CGH tại vùng than Quảng Ninh trình bày tại Chương 1.
- Hệ thống hàm số lệ thuộc tập mờ Fuzzy đánh giá mức độ tương thích địa chất tại Chương 2.
- Thuật toán xác định thời gian làm việc hiệu quả và phương pháp tính hệ số lệch chuẩn $K_{LC}$ tại Chương 3.
- Các biểu đồ mẫu tổ chức sản xuất và bố trí nhân lực xử lý trụ đá nổi và lún nền tại Chương 4.
Câu hỏi thường gặp
1. Thông số kỹ thuật và tổ hợp thiết bị của lò chợ cơ giới hóa có công suất lớn nhất tại thời điểm nghiên cứu (lò chợ 7-3.1 mỏ Hà Lầm) là gì?
Lò chợ 7-3.1 vỉa 7 mỏ Than Hà Lầm có công suất thiết kế 1.200.000 T/năm. Vỉa có chiều dày trung bình 22,3 m, góc dốc 10–$25^\circ$, chiều dài gương lò 154 m. Công nghệ áp dụng là khấu lớp trụ 3,0 m và hạ trần thu hồi toàn bộ phần than nóc phía trên. Tổ hợp thiết bị đồng bộ gồm:
- Giàn chống trung gian ZF8400/20/32 (chiều cao 2,0–3,2 m, trọng lượng 24,5 tấn, lực chống 8.400 kN).
- Giàn chống quá độ ZFG9600/23/37 (chiều cao 2,3–3,7 m, trọng lượng 32 tấn, lực chống 9.600 kN).
- Máy khấu than MG300/730-WD1 (năng suất 1.600 T/h).
- Máng cào trước SGZ 764/400 (năng suất 800 T/h) và máng cào sau SGZ 800/630 (năng suất 1.000 T/h).
2. Hai phương pháp tính toán tổ chức sản xuất truyền thống tại Việt Nam có những nhược điểm gì?
Hai phương pháp truyền thống gồm:
- Phương pháp tính xuôi ($N = A/M$): Xác định nhân lực dựa trên công suất yêu cầu và khối lượng tổng thể; nhược điểm là không tính đến các yếu tố gián đoạn tiềm ẩn trong sản xuất (đá kẹp, sự cố máy móc, chậm cung cấp vật tư) dẫn đến sai lệch lớn so với thực tế.
- Phương pháp tính ngược ($N_i = K_i/M_i$): Tính nhân lực từng khâu riêng lẻ theo định mức; nhược điểm là khi tổng hợp lại thì tổng số nhân lực quá lớn và không phản ánh được tính linh hoạt, khả năng hỗ trợ chéo của đội thợ toàn năng.
3. Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn $K_{LC}$ tính toán tối ưu cho các lò chợ nghiên cứu đạt giá trị bao nhiêu?
Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn $K_{LC}$ được xác định cụ thể như sau:
- Lò chợ CGH vỉa 11 mỏ Hà Lầm: $K_{LC} = 0,87$.
- Lò chợ CGH 7-3.1 vỉa 7 mỏ Hà Lầm: $K_{LC} = 0,88$.
- Lò chợ CGH vỉa 11 mỏ Dương Huy: $K_{LC} = 0,78$.
4. Luận án ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật nào để dự báo các biến động địa chất bất lợi trong vỉa than?
Luận án ứng dụng phương pháp địa chấn sóng kênh (sóng truyền và phản xạ trong vỉa than) kết hợp các trạm đo địa chấn để mô phỏng 3D cấu trúc vỉa than. Giải pháp này đã được minh chứng qua ví dụ thực tế xác định vị trí đứt gãy F3 và các khối dị thường tại vỉa số 8 mỏ than Vàng Danh.
5. Luận án đã thiết lập biểu đồ tổ chức chu kỳ và bố trí nhân lực cho những tình huống dị thường cụ thể nào?
Luận án đã thiết lập các biểu đồ chu kỳ và bố trí lao động chi tiết cho 3 tình huống bất lợi phát sinh trong thực tế khai thác tại Quảng Ninh:
- Gương lò chợ gặp trụ đá nổi tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% chiều dài lò chợ).
- Gương lò chợ gặp trụ đá nổi tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% chiều dài lò chợ).
- Khu vực chân gương lò chợ bị lún nền, ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển của máng cào và giàn chống.
Kết luận
Luận án của tác giả Nguyễn Văn Dũng đã giải quyết vấn đề gián đoạn sản xuất trong khai thác lò chợ cơ giới hóa tại vùng than Quảng Ninh bằng phương pháp luận cấu trúc tổ chức sản xuất đồng bộ. Thông qua việc lượng hóa 16 tham số thời gian, hệ số lệch chuẩn $K_{LC}$ và cường độ khấu than, nghiên cứu đã thiết lập các biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác và bố trí nhân lực có khả năng thích ứng linh hoạt với các biến động địa chất như trụ đá nổi và lún nền. Kết quả tính toán tối ưu tại mỏ Hà Lầm ($K_{LC} = 0,87–0,88$) và mỏ Dương Huy ($K_{LC} = 0,78$) cung cấp cơ sở khoa học và công cụ thực tiễn phục vụ công tác điều hành, nâng cao tính liên tục và hiệu quả khai thác than hầm lò.