Luận án 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

Nội dung tài liệu: Luận án 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

1. 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
2. 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
3. i 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
4. ii 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!
5. 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
6. iv 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
7. v 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 4.6 Kết luận chƣơng 4 ......................................................................................... 152 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
8. vi 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
9. 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 0 Hình 1.8. Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng máy khấu ”Temp” cho vỉa dốc trên 45 .. 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
10. 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