- Trang Chủ
- Môi trường
- Tối ưu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh
Xem mẫu
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Tối ưu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho một số lò chợ cơ giới hóa
vùng Quảng Ninh
Nguyễn Phi Hùng1,*, Hoàng Hùng Thắng2, Tạ Văn Kiên2, Phạm Đức Thang2
1
Bộ môn Khai thác hầm lò, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất
2
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
* Email: hunguni@gmail.com
Mobile: 0988095918
Tóm tắt
Từ khóa: Cơ giới hóa khai thác than là bước tiến dài trong việc nâng cao mức
Cơ giới hóa; Tối ưu hóa; Tổ chức độ tập trung hóa, tính liên tục của dây chuyền sản xuất dẫn đến
sản xuất; Công nghệ. hiệu quả trong khai thác vượt trội so với công nghệ thủ công. Tuy
nhiên công tác cơ giới hóa (CGH) khai thác mới chỉ đạt được một
số thành tựu nhất định và sản lượng than khai thác bằng CGH hàng
năm vẫn chưa cao. Những khó khăn và chưa thành công khi triển
khai công nghệ cơ giới hóa trong điều kiện vùng mỏ Quảng Ninh
đã chỉ ra quá trình nghiên cứu, thiết kế cấu trúc tổ chức sản xuất đã
không lưu ý giải quyết những yếu tố tiềm ẩn là nguy cơ gây gián
đoạn, ngừng trệ sản xuất. Mặt khác, các thiết kế tổ chức sản xuất
thường thiếu tính áp dụng và cần được bổ sung chỉnh sửa cho phù
hợp với điều kiện của lò chợ cụ thể. Bài báo đưa ra những đề xuất
nhằm tối ưu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa
vùng Quảng Nình để đạt được hiệu quả cao hơn.
Abstract
Keywords: Mechanized longwall active status depending by mining geology,
Longwall; Mechanized longwall; technical and technology elements. Longwall mines experience a
Methods; Technology variety of instability problems related to roof, floor and rib failures.
The design methods in Viet Nam developed are not always fully
applicable to designing with proactive characteristics. Also, due to
the complexities involved in the geometry, mining sequence, and
material properties, technical limited… In present paper the
importance of “auditing” for optimization structure of production
in several underground mechanized longwall coal mines is
discussed. Various kinds of audit are shown and possibilities of its
application for workplaces are indicated. Within frame of the paper
a mathematical model of audit and its solution are presented.
1. TỔNG QUAN đạt 51,3%; năm 2015 đạt 61,4%. Tổng số có 11
dây chuyền CGH đã được đầu tư áp dụng trong
Cơ giới hóa trong khai thác than hầm lò sẽ Tập đoàn than khoáng sản, tuy nhiên đến thời
giúp nâng cao năng suất, nâng cao độ an toàn, điểm hiện nay chỉ còn 06 dây chuyền hoạt động.
giảm tổn thất tài nguyên trong khai thác than, Đa số các biểu đồ tổ chức sản xuất hiện
đồng thời cải thiện môi trường, điều kiện làm nay vẫn dựa trên các thiết kế mẫu, tuy nhiên,
việc, giải phóng sức lao động cho công nhân. phần lớn các mẫu này không áp dụng được trong
Ngoài ra cơ giới hóa khai thác than là bước tiến thực tế. Mặt khác, tại các công ty than cũng
dài trong việc nâng cao mức độ tập trung hóa, không thể xây dựng được biểu đồ tổ chức sản
tính liên tục của dây chuyền sản xuất dẫn đến xuất trước và trong khi vận hành khai thác mà chỉ
hiệu quả trong khai thác vượt trội so với công có được sau khi thực hiện một thời gian dài (có
nghệ thủ công. Mặc dù công tác CGH khai thác nơi biểu đồ này chỉ được lập sau khi khấu từ 30 -
đã đạt được một số thành tựu, nhưng sản lượng 60 ngày). Các biểu đồ này thường mang tính thụ
than khai thác bằng CGH hàng năm vẫn chưa động và tổng kết những kết quả đã trải qua trong
cao: năm 2013 đạt 73,8% kế hoạch; năm 2014 quá trình sản xuất trong lò chợ.
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 8
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Từ thực tế áp dụng công nghệ cơ giới hóa tại chuyển sang trạng thái j (j = 1,2,…n). Khi đó xác
Việt Nam từ năm 1978 đến nay, đa số các công suất chuyển đổi trạng thái aₒj thì λj chính là tần
trình nghiên cứu mới đánh giá về mặt kỹ thuật, suất sự cố của bộ phận thứ j. Để cấu trúc tổ chức
điều kiện áp dụng và một phần hiệu quả kinh tế … sản xuất đưa về trạng thái hoạt động bình thường
Những khó khăn và chưa thành công khi triển khai là trạng thái 0 thì hướng chuyển tiếp j phải được
công nghệ cơ giới hóa trong điều kiện vùng mỏ kích hoạt sửa chữa. Sau khi sửa chữa từ trạng thái
Quảng Ninh đã chỉ ra quá trình nghiên cứu, thiết kế j sang trạng thái 0 thì xác suất sửa chữa, phục hồi
cấu trúc tổ chức sản xuất đã không lưu ý giải quyết là µj (Hình 1).[3];[5]
những yếu tố tiềm ẩn là nguy cơ gây gián đoạn,
ngừng trệ sản xuất. Mặt khác, các thiết kế tổ chức
sản xuất thường thiếu tính áp dụng và cần được bổ
sung chỉnh sửa cho phù hợp với điều kiện của lò
chợ cụ thể. Do đó không thể phát huy hiệu quả từ
tính liên tục của dây chuyền sản xuất có hàm lượng
công nghệ cao này. Vì vậy rất cần thiết phải có
những nghiên cứu về tổ chức sản xuất trong lò chợ
cơ giới hóa vùng Quảng Ninh theo hướng chủ
động, linh hoạt và nâng cao tính liên tục của dây
chuyền sản xuất. Cấu trúc tổ chức sản xuất là mối Hình 1. Sơ đồ chuyển đổi trạng thái của cấu trúc tổ
quan hệ đa chiều của các mối quan hệ sản xuất, đối chức sản xuất
với lò chợ cơ giới hóa, cấu trúc tổ chức chịu tác Ma trận xác suất chuyển đổi trạng thái như
động của các điều kiện địa chất mỏ, kỹ thuật, công sau:
nghệ, trình độ nhân lực...
2.PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRẠNG (1)
THÁI HOẠT ĐỘNG TRONG CƠ GIỚI HÓA
Quá trình vận hành của lò chợ cơ giới hóa
thuận lợi hay khó khăn phụ thuộc rất nhiều vào Trong đó:
điều kiện địa chất - kỹ thuật - công nghệ và các 0 – trạng thái làm việc bình thường;
tác động khác. Trạng thái của các yếu tố dù trực λj – sự cố của bộ phận thứ j;
tiếp hay gián tiếp theo hướng bất lợi có thể gây ra µj – khả năng sửa chữa, phục hồi lỗi thứ j
gián đoạn hoặc làm giảm năng suất lò chợ. về trạng thái 0;
Những điều kiện bất lợi do điều kiện địa chất gây Trong công thức trên có tổng hợp tác động
ra như vỉa than xuất hiện đá kẹp, nền lò yếu, nền tiêu cực:
lò có đá trụ nổi lên, lở gương, tụt nóc… mà tổ (2)
hợp thiết bị không thể vượt qua được thì buộc Xác suất để chuyển tiếp từ trạng thái j đến
phải dừng máy để xử lý [1]. Những vấn đề liên trạng thái 0 phụ thuộc vào thông số định hướng
quan đến kỹ thuật, công nghệ, phụ trợ tiêu biểu trạng thái cố định π=(πₒ,π1,…πn), khi chuyển các
có thể kể đến là: máng cào bị đứt xích, hỏng giàn trạng thái tiêu cực về trạng thái hoạt động bình
chống, mất điện … thường nghĩa là:
Nếu coi mỗi yếu tố tác động lên cấu trúc là
một bộ phận, thì n yếu tố tác động lên cấu trúc tổ (3)
chức sản xuất sẽ có một hệ thống N! trạng thái
tác động [3];[4]. Coi trạng thái 0 là tất cả n yếu tố
tác động lên lò chợ cơ giới hóa không ảnh hưởng Thông qua hình 1 cho thấy, thời gian gián
tiêu cực, cấu trúc tổ chức hoạt động bình thường. đoạn chính là thời gian phục hồi sự cố từ các
Trạng thái j là bộ phận thứ j đang trong tình trạng trạng thái lỗi về trạng thái hoạt động bình thường.
tác động gây bất lợi cho cấu trúc, các bộ phận Thời gian làm việc với năng suất < 100% là thời
còn lại bình thường j = 1,2,…,n; nếu tại thời điểm gian xuất hiện ảnh hưởng tiêu cực nhưng không
t, X(t) = j biểu hiện hệ thống đang trong trạng gây gián đoạn sản xuất. Khi tác động tiêu cực đến
thái j, do đó X(t), t ≥ 0 là thời gian thực hiện quá từ điều kiện địa chất mỏ, kỹ thuật công nghệ tác
trình [5]. động lên cấu trúc tổ chức sản xuất không đủ lớn
Nếu như bộ phận thứ j xảy ra ảnh hưởng thì không làm thay đổi trạng thái hoạt động tổng
tiêu cực, thì trạng thái cấu trúc tổ chức được thể[1];[4]. Khi tác động tiêu cực đủ lớn gây gián
đoạn, giảm năng suất của cấu trúc tổ chức thì cần
9 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
kích hoạt hệ thống sửa chữa, khắc phục đưa về mọi thời điểm và không gian làm việc đều ẩn
trạng thái hoạt động bình thường (trạng thái 0). chứa nguy cơ tiềm ẩn phát sinh tiêu cực đến tổ
Mô hình điểm nút tuần hoàn xây dựng cho vùng chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa.
Quảng Ninh như hình 2 [1]. Từ hình 2 cho thấy
Hình 2. Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất tổng hợp (Khi lò chợ cơ giới hóa không hạ trần thì bỏ khâu này trong
mô hình)
3. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ BIỂU ĐỒ TỔ CHỨC sự thay đổi và thời gian dự kiến sẽ gặp hiện
SẢN XUẤT TRONG ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT tượng trên được tính toán dựa trên tốc độ tiến
ĐẶC THÙ ĐỐI VỚI LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA gương thực tế của lò chợ. Từ đó, cần thiết phải có
VÙNG QUẢNG NINH những biện pháp điều chỉnh tổ chức sản xuất kịp
thời để quá trình sản xuất không bị gián đoạn,
3.1. Ứng dụng giải pháp địa kỹ thuật dự báo
hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng của thay đổi
yếu tố tiềm ẩn địa chất mỏ
địa chất đến hiệu quả hoạt động thực tế của lò chợ.
Các hình ảnh phải có định dạng JPG/TIFF
chất lượng tốt với chất lượng ít nhất 150DPI. Để
lại một dòng trống (hoặc khoảng cách tương
đương) ở phía trên hình ảnh.
Điều kiện địa chất mỏ tại khu vực Quảng
Ninh thường có sự đặc thù nhất định, tính ổn định
của các vỉa than và đất đá xung quanh không cao,
dẫn đến thường xuyên có những phát sinh về địa
chất chưa được làm sáng tỏ. Sóng kênh là một Hình 3. Mô hình truyền sóng phản xạ trong lớp than
giải pháp đơn giản, hiệu quả cho phép dự báo Thông qua hình 4, cho phép người điều
trước những phát sinh cục bộ trong sản xuất hành có thể linh hoạt và chủ động điều tiết các
(Hình 3) [2]. Trên hình 4 thể hiện các hiện tượng hoạt động trong lò chợ cơ giới hóa. Trong đó, có
địa chất thay đổi thường gặp trong quá trình khai thể đưa ra các giải pháp kỹ thuật xử lý trước
thác lò chợ cơ giới hóa tiêu biểu là hiện tượng đá những tình huống sẽ phát sinh trong tương lai.
kẹp, trụ nổi và hiện tượng nền yếu gây ra lún nền.
Ví dụ thể hiện trên hình cho thấy vị trí xuất hiện
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 10
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Tim lò n?i VCVL
700
700
TANG TRÁI
TANG PH? I
Hình 4. Sử dụng sóng kênh để xác định vị trí, loại hình yếu tố tiềm ẩn kết hợp với lịch khai thác
3.2 Đề xuất biểu đồ tổ chức sản xuất khi gặp Đối với trường hợp lò chợ xuất hiện trụ đá
một số điều kiện bất lợi đặc thù nổi, việc cắt đá được thực hiện bằng khoan nổ
mìn trước khi máy khấu khấu đến vị trí này để
a. Biểu đồ tổ chức sản xuất mẫu khi gương
đảm bảo độ bền cho răng cắt của máy khấu.
lò chợ gặp trụ nổi, đá kẹp
Hình 5. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ CGH trong trường hợp trụ nổi tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng
chiều dài lò chợ)
b. Biểu đồ tổ chức sản xuất trong điều kiện Trong trường hợp lò chợ bị lún nền, sau
bị lún nền, trụ nổi khi khấu gương bằng máy khấu sẽ có hiện tượng
11 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
tổ hợp thiết bị bị lún xuống, xuất hiện phần hành kè vẹt gỗ, chỉnh cột thủy lực đơn. Sau khi lò
gương nổi lên. Để xử lý hiện tượng này cần di chợ ổn định rồi mới tiến hành thu hồi than nóc tại
chuyển máy khấu vét nền, đồng thời tiến hành khu vực bị lún nền. Biểu đồ tổ chức sản xuất như
đẩy máng cào trước ở khu vực giàn bị lún và tiến hình 6.
Hình 6. Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ CGH trong trường hợp bị lún nền khu vực phía chân lò chợ
- Thời gian thực tế hoạt động của các thiết
bị trong 01 chu kỳ: TLV = 203 phút;
4. KẾT QUẢ TÍNH TỐI ƯU MỘT SỐ LÒ
CHỢ CGH VÙNG QUẢNG NINH
- Thời gian bảo dưỡng thiết bị và các công
Các nghiên cứu lý thuyết được thực hiện việc phụ trợ trong chu kỳ: t15 = 360 phút;
cho lò chợ CGH mỏ Dương Huy và mỏ Hà Lầm. - Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu
Khi thực hiện tối ưu theo hướng đồng bộ tốc độ kỳ: t16 = 180 phút;
làm việc theo khâu sản xuất chậm nhất, kết hợp - Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn: KtLC
áp dụng công nghệ địa kỹ thuật nhằm có các giải = 0,87;
pháp xử lý trước các nguy cơ tiềm ẩn địa chất mỏ - Cường độ khấu: fK = 2,28 T/phút;
gây tổn hại đến sản xuất, đã tăng được thời gian - Sản lượng năm theo tính toán: AN =
hoạt động liên tục của dây chuyền sản xuất. 666.634 T / 600.000 T = 1,11.
4.1. Đối với lò chợ CGH 11-7, Công ty than 4.2 Đối với lò chợ CGH 11-1.16, Công ty than
Dương Huy Hà Lầm
- Số lượng luồng khấu/chu kỳ: 01; - Số lượng luồng khấu/chu kỳ: 02 (khấu 02
- Thời gian kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị và luồng → thu hồi than hạ trần)
các công việc phụ trợ trong chu kỳ (sử dụng để - Thời gian kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị và
tính toán): t15 = 120 phút; các công việc phụ trợ trong chu kỳ (sử dụng để
- Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu tính toán): t15 = 360 phút;
kỳ (sử dụng để tính toán): t16 = 90 phút; - Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu
- Hệ số sử dụng thời gian trong ca (sử dụng kỳ (sử dụng để tính toán): t16 = 180 phút;
để tính toán): ηTG = 7/8 = 0,88; - Hệ số sử dụng thời gian trong ca (sử dụng
- Hệ số hoàn thành chu kỳ (sử dụng để tính để tính toán): ηTG = 7/8 = 0,88;
toán): kCK = 0,95; - Hệ số hoàn thành chu kỳ (sử dụng để tính
- Hệ số có tính đến khả năng chuyển diện toán): kCK = 0,95;
(sử dụng để tính toán): kCD = 0,9; - Hệ số có tính đến khả năng chuyển diện
(sử dụng để tính toán): kCD = 0,9;
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 12
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
- Thời gian thực tế hoạt động của các thiết theo trạng thái mà có mức độ ảnh hưởng khác
bị trong 01 chu kỳ: TLV = 803 phút; nhau. Trong trường hợp sản xuất rơi vào trạng
- Thời gian bảo dưỡng thiết bị và các công thái dừng sản xuất phải kích hoạt chế độ phục hồi
việc phụ trợ trong chu kỳ: t15 = 360 phút; sửa chữa đưa về trạng thái hoạt động bình
- Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu thường.
kỳ: t16 = 180 phút; Ứng dụng các giải pháp địa kỹ thuật nhằm
- Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn: KtLC dự báo trước vị trí loại hình các yếu tố địa chất
= 0,88; tiềm ẩn có nguy cơ ảnh hưởng tiêu cực đến sản
- Cường độ khấu: fK = 3,93 T/phút; xuất lò chợ CGH sẽ cho phép nâng cao tính liên
- Sản lượng năm theo tính toán: AN = tục trong sản xuất. Kết hợp với đồng bộ tốc độ
737.482 T / 600.000, T = 1,23. hoạt động của các tổ hợp thiết bị đã cho các kết
4.3. Đối với lò chợ CGH 7.3.1, Công ty than quả khả quan khi tính toán.
Hà Lầm
- Số lượng luồng khấu/chu kỳ: 02 (khấu 02 TÀI LIỆU THAM KHẢO
luồng → thu hồi than hạ trần)
[1]. Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Phi Hùng, Đào
- Thời gian kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị và
Văn Chi, Bùi Mạnh Tùng. Sử dụng mô hình hệ
các công việc phụ trợ trong chu kỳ (sử dụng để
thống liên kết phân tích xác định trạng thái làm
tính toán): t15 = 360 phút;
việc của quá trình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ
- Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu
giới hóa. Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3, 2019. Tr
kỳ (sử dụng để tính toán): t16 = 180 phút;
35 - 40;
- Hệ số sử dụng thời gian trong ca (sử dụng
để tính toán): ηTG = 7/8 = 0,88; [2]. Phạm Năng Vũ và nnk. Nghiên cứu áp dụng
- Hệ số hoàn thành chu kỳ (sử dụng để tính phương pháp địa chấn sóng kênh trong dự báo các
toán): kCK = 0,95; hiểm họa dọc đường lò khai thác than ở mỏ Vàng
- Hệ số có tính đến khả năng chuyển diện Danh Quảng Ninh. Tạp chí Địa chất, loạt A số 322,
(sử dụng để tính toán): kCD = 0,9; 12/2010. Tr 66-74.
- Thời gian thực tế hoạt động của các thiết [3]. Zhang Dongsheng, etc. The ANN inserted ES
bị trong 01 chu kỳ: TLV = 1.018 phút; for the pattern selection of coal mining technology.
- Thời gian bảo dưỡng thiết bị và các công Proceeding of the’96 internationl, symposinm on
việc phụ trợ trong chu kỳ: t15 = 120 phút; mining science and technogoly, Xuzhou, Jiangsu,
- Thời gian xử lý sự cố phát sinh trong chu CHINA, 1996. 10
kỳ: t16 = 90 phút; [4]. Edyta Brzychczy*, Piotr Lipinski knowledge-
- Hệ số thời gian làm việc lệch chuẩn: KtLC based modeling and multi-objective optimization
= 0,78; of production in underground coal mines, GH
- Cường độ khấu: fK = 2,06 T/phút; Journal of Mining and Geoengineering • Vol. 37 •
- Sản lượng năm theo tính toán: AN = No. 1 • 2013
1.269.412 T / 1.200.000, T = 1,06 [5]. Cai zhuangyang, Zhou Wei - Reliability
assessment method in underground mining
5.KẾT LUẬN systerm, China technology of mining university,
2014.
Cấu trúc tổ chức sản xuất là mối quan hệ
đa chiều của các mối quan hệ sản xuất, đối với lò
chợ cơ giới hóa, cấu trúc tổ chức chịu tác động
của các điều kiện địa chất mỏ, kỹ thuật, công
nghệ, trình độ nhân lực... Trong mỗi yếu tố, tùy
13 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
nguon tai.lieu . vn
