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

Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật nghiên cứu xác định cấu trúc tổ chức sản xuất hợp lý nhằm cải thiện kết quả khai thác lò, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý

• Tác giả: Nguyễn Văn Dũng
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Thanh
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Khai thác hầm lò
• 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
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ
• 1.1. Tổng quan về một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ
• 1.2. Một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trên thế giới
• 1.3. Một số mô hình tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trong nước
• 1.4. Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa
• 1.4.1. Các nghiên cứu trong nước
• 1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. 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
• 2.1. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất mỏ đến công nghệ cơ giới hóa khai thác than hầm lò
• 2.1.1. Các yếu tố địa chất mỏ và hàm số lệ thuộc
• 2.1.2. Sự phù hợp của công nghệ theo điều kiện địa chất
• 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
• 2.2.2. Phân tích ảnh hưởng của yếu tố công nghệ
• 2.2.3. 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
• 2.3. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CẤU TRÚC TỔ CHỨC SẢN XUẤT CHO LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA
• 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
• 3.1.2. Hình thức hoạt động của giàn chống trong lò chợ cơ giới hóa
• 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
• 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
• 3.3. Nghiên cứu xây dựng mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa
• 3.3.1. Xây dựng mô hình cấu trúc sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa
• 3.3.2. Mô phỏng các trạng thái làm việc trong cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa
• 3.4. Trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa
• 3.5. Xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất theo thời gian làm việc của lò chợ cơ giới hóa
• 3.5.1. Xây dựng thuật toán cơ sở tính thời gian làm việc hiệu quả
• 3.5.2. Xác định thời gian làm việc hiệu quả của các tổ hợp thiết bị
• 3.5.3. Xác định hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn
• 3.5.4. Xác định cường độ khấu
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: TỐI ƯU 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 Dương Huy
• 4.1.1. Hiện trạng thiết kế và tổ chức khai thác tại mỏ Dương Huy
• 4.1.2. Thực tế khai thác tại mỏ Dương Huy
• 4.1.3. Một số tồn tại trong quá trình vận hành lò chợ cơ giới hóa mỏ Dương Huy
• 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
• 4.2.2. Thực tế khai thác tại mỏ Hà Lầm
• 4.2.3. Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật dự báo vị trí tiềm ẩn biến động điều kiện địa chất vỉa than
• 4.2.3.1. Sự truyền sóng trong vỉa than
• 4.2.3.2. Ví dụ xác định vùng dị thường tại vỉa 8 mỏ Vàng Danh
• 4.3. Xây dựng mô hình tính toán tối ưu hóa cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh
• 4.3.1. Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất
• 4.3.2. 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
• 4.4. Tính toán tối ưu hóa thời gian làm việc, tổ chức sản xuất cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh
• 4.4.1. Kết quả tính toán tối ưu
• 4.4.2. Nhận xét kết quả tính toán tối ưu
• 4.5. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Cấu trúc tổ chức sản xuất

Nghiên cứu tập trung vào việc xác định cấu trúc tổ chức sản xuất tối ưu cho lò chợ cơ giới hóa tại các mỏ than hầm lò ở Quảng Ninh. Cấu trúc này được xây dựng dựa trên sự phân tích các yếu tố địa chất, kỹ thuật và công nghệ, nhằm đảm bảo tính liên tục và hiệu quả trong quá trình khai thác. Các mô hình tổ chức sản xuất được nghiên cứu bao gồm cả trong nước và quốc tế, từ đó rút ra các bài học kinh nghiệm và áp dụng vào thực tiễn.

1.1. Mô hình tổ chức sản xuất

Các mô hình tổ chức sản xuất được phân tích bao gồm cả lò chợ cơ giới hóa đồng bộ và không đồng bộ. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào điều kiện địa chất và kỹ thuật của từng mỏ. Các mô hình này được đánh giá dựa trên hiệu quả khai thác và khả năng thích ứng với các biến động trong quá trình sản xuất.

1.2. Ảnh hưởng của địa chất mỏ

Điều kiện địa chất mỏ, bao gồm độ cứng vỉa than, góc dốc và chiều dày vỉa, có ảnh hưởng lớn đến công nghệ khai thác và cấu trúc tổ chức sản xuất. Nghiên cứu đã xác định các hàm số lệ thuộc giữa các yếu tố địa chất và hiệu quả khai thác, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa.

II. Hiệu quả khai thác

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả khai thác của các lò chợ cơ giới hóa thông qua việc phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Kết quả cho thấy, việc áp dụng công nghệ khai thác hiện đại và quản lý sản xuất chặt chẽ giúp nâng cao năng suất và giảm thiểu các rủi ro trong quá trình khai thác.

2.1. Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật được sử dụng để đánh giá hiệu quả khai thác bao gồm sản lượng than, thời gian làm việc hiệu quả và chi phí sản xuất. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các chỉ tiêu này giúp nâng cao hiệu quả tổng thể của quá trình khai thác.

2.2. Tối ưu hóa thời gian làm việc

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tối ưu hóa thời gian làm việc của các tổ hợp thiết bị trong lò chợ cơ giới hóa. Việc xác định thời gian làm việc hiệu quả và hệ số lệch chuẩn giúp điều tiết tốc độ làm việc của các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu quả khai thác.

III. Tối ưu sản xuất

Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu sản xuất thông qua việc xây dựng các mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất phù hợp với điều kiện thực tế của các mỏ than hầm lò ở Quảng Ninh. Các mô hình này được xây dựng dựa trên sự phân tích các yếu tố địa chất, kỹ thuật và công nghệ, nhằm đảm bảo tính liên tục và hiệu quả trong quá trình khai thác.

3.1. Mô hình hóa cấu trúc sản xuất

Nghiên cứu đề xuất các mô hình cấu trúc sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa dựa trên không gian và thời gian làm việc. Các mô hình này được xây dựng nhằm đảm bảo tính liên tục và hiệu quả trong quá trình khai thác, đồng thời giảm thiểu các rủi ro phát sinh.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã áp dụng các mô hình cấu trúc sản xuất vào thực tiễn tại các mỏ than hầm lò ở Quảng Ninh. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các mô hình này giúp nâng cao hiệu quả khai thác và giảm thiểu các rủi ro trong quá trình sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa đồng bộ. 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. Nghiên cứu xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa.

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. 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 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 Một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trên thế giới 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 6 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. 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 7 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. 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. Biều đồ tổ chức sản xuất khấu 2 ca, bảo dưỡng thiết bị ca thứ 3 và tiếp tục khấu vào ca 4 8 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.

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. 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.340 T/ngày-đêm (hình 1. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp KM-87 Ở các mô hình tổ chức đã xem xét ở hình 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. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 1MK 10 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.

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. Đây là điểm khác biệt chính giữa mô hình tổ chức sản xuất khấu than 1 chiều và khấu than 2 chiều.

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. 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. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp KM-87D 12 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). 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 chống, từ dƣới lên trên (hình 1.

Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ dùng tổ hợp KGĐ 13 Khi khấu theo hướng dốc, có thể sử dụng tổ hợp thiết bị Asa làm ví dụ.