Nghiên cứu lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải vùng than quảng ninh

Bài toán đánh giá tổng hợp chất lượng để xác định mức độ ưu việt về: điều kiện địa chất mỏ hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ có thể được biểu diễn

Trường đại học mỏ - địa chất

-o0o -

Phạm thanh hải

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp

đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải vùng than quảng ninh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà nội – 2007

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học mỏ - địa chất

-o0o -

Phạm thanh hải

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp

đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải vùng than quảng ninh

Chuyên ngành: Khai thác Mỏ

Mã số: 60.53.05 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học

GS.TSKH Lê Như Hùng

Hà nội – 2007

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu, tµi liÖu vµ kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ kh«ng ph¶i lµ kÕt qu¶ cña bÊt kú mét c«ng tr×nh nµo kh¸c

Hµ Néi, ngµy 14 th¸ng 8 n¨m 2007

T¸c gi¶ luËn v¨n

Ph¹m Thanh H¶i

TT Nội Dung Trang

Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục các bảng Danh mục các bản vẽ

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên 4 1.2 Đặc điểm điều kiện địa chất vùng than Quảng Ninh 6 1.3 Đánh giá về điều kiện địa chất vùng than Quảng Ninh 11

Danh mục các bảng

Bảng 1-1 Thành phần nham thạch theo địa tầng vùng Quảng Ninh 6 Bảng 1-2 Bảng chỉ tiêu cơ lý nham thạch vách, trụ các vỉa than 6 Bảng 1-3 Kết quả địa chất thuỷ văn vùng Quảng Ninh 7

Bảng 1-5 Bảng tổng hợp trữ l−ợng phân chia theo vùng 8 Bảng 2-1 Bảng các chỉ tiêu đặc điểm điều kiện địa chất mỏ 22 Bảng 2-2 Bảng hệ số độ quan trọng của các chỉ tiêu đặc điểm địa

Bảng 3-4 Bảng trữ l−ợng phân theo độ dốc và chiều dày của vỉa 42

Bảng 3-6 Các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đá 50 Bảng 3-7 Bảng tính trữ l−ợng theo cấp trữ l−ợng và theo chiều dày,

góc dốc của vỉa

52

Bảng 3-8 Bảng tính trữ l−ợng theo cấp trữ l−ợng 58 Bảng 3-9 Trữ l−ợng than địa chất trong biên giới khoáng sàng 63 Bảng 3-10 Bảng tổng hợp đặc điểm cấu tạo các vỉa than khu Cánh Gà

điều kiện kỹ thuật sản xuất

Bảng danh mục các đồ thị, hình vẽ

Hình 1-1 Phân bố trữ lượng địa chất các mỏ hầm lò Quảng

Ninh theo chiều dày và độ dốc của vỉa

9

Hình 1-2 Phân bố trữ lượng theo đường phương 10 Hình 1-3 Phân bố trữ lượng theo hình dạng khu khai thác 10 Hình 3-1 Sơ đồ hệ thống khai thác lò chợ chống giá thuỷ lực di

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tập đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam hiện nay có trên 30 công ty và mỏ khai thác than, phân bố theo bốn khu vực là: Khu vực Uông Bí; Hòn Gai; Cẩm Phả và Khu vực Nội Địa Sản lượng than nguyên khai khai thác của Tập đoàn TKV tập trung chủ yếu ở vùng Than Quảng Ninh, chiếm trên

90 % sản lượng than khai thác của Tập đoàn

Theo số liệu thống kê sản xuất than trong giai đoạn 1995- 2005 tổng sản lượng than khai thác là 182, 553 triệu tấn, tốc độ gia tăng sản lượng bình quân là 15,4%/năm và giai đoạn từ 2001-2005 bình quân là 24,8 %/năm Cùng với sự tăng trưởng nhanh về sản lượng, công nghệ khai thác than

được áp dụng cũng thay đổi và phát triển phù hợp với điều kiện tự nhiên của khoáng sàng than với định hướng là áp dụng công nghệ cơ giới hoá đồng bộ nhằm tăng sản lượng than khai thác đồng thời đảm bảo an toàn sản xuất

Vỉa dày dốc thoải chiếm tỷ trọng khá lớn trong trữ lượng than vùng Quảng Ninh và đây là phần trữ lượng có điều kiện thuận lợi để áp dụng công nghệ tiên tiến, đóng góp sản lượng than nguyên khai đáng kể cho sản lượng chung của toàn ngành

Hiện nay chưa có công trình nghiên cứu hoàn chỉnh để đánh giá hiệu quả khai thác mỏ nói chung và cho vỉa dày dốc thoải nói riêng Chính vì vậy,

việc “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa

dày dốc thoải vùng than Quảng Ninh” mang tính thực tiễn và rất cấp thiết

Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành liên quan, các nhà kỹ thuật trong lĩnh vực thiết kế khai thác hầm lò và các nhà quản lý

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Phương pháp luận đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải là mục

đích nghiên cứu của đề tài:

+ Nghiên cứu, phân tích điều kiện địa chất mỏ hầm lò vùng than Quảng Ninh để làm rõ những yếu tố ảnh hưởng trong quá trình khai thác mỏ Trên cơ

sở các hệ thống khai thác và công nghệ khai thác đg và đang áp dụng tại một

số mỏ và công ty khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh tiến hành xây dựng phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải;

+ áp dụng phương pháp nghiên cứu để tính toán đánh giá hiệu quả khai thác cụ thể cho một số mỏ vùng than Quảng Ninh

3 Nội dung của luận văn

+ Nghiên cứu các đặc điểm địa chất mỏ vùng than Quảng Ninh

+ Nghiên cứu phân tích các hệ thống khai thác và công nghệ khai thác

đg và đang áp dụng tại một số mỏ và công ty khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh;

+ Nghiên cứu, xây dựng phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải vùng than Quảng Ninh: Hiệu quả khai thác mỏ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: Điều kiện địa chất mỏ, hệ thống khai thác và công nghệ khai thác Mối quan hệ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và chuẩn tối ưu được lựa chọn, vì vậy bài toán đặt ra phải được giải quyết bằng phương pháp tiếp nhận lời giải phức tạp;

+ áp dụng phương pháp đg lựa chọn, tính toán hiệu quả khai thác vỉa

dày dốc thoải cho một số công ty than vùng Quảng Ninh

4 Các phương pháp nghiên cứu

Luận văn đg sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu

- Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp

5 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận văn:

Trên cơ sở phân tích một cách khoa học các phương pháp đánh giá tổng hợp về điều kiện địa chất, kỹ thuật và kinh tế để giải bài toán đánh giá hiệu

quả khai thác thác vỉa dày dốc thoải, đồng thời luận văn đg tính toán đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải trong điều kiện cụ thể ở một số mỏ than hầm lò điển hình vùng Quảng Ninh

Việc đánh giá hiệu quả khai thác cho vỉa dày dốc thoải mà luận văn đưa

ra sẽ giúp cho các nhà kỹ thuật thiết kế và các nhà quản lý có thể lựa chọn

được công nghệ khai thác hợp lý cho vỉa dốc thoải nhằm tăng năng suất lao

động, giảm chi phí đầu tư

6 Cơ sở tài liệu và cấu trúc của luận văn:

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu chuyên ngành, các công trình nghiên cứu khoa học ứng dụng ở trong và ngoài nước, dự án phát triển ngành than đến năm 2020 và dự báo phát triển ngành than đến năm 2030 của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam và các tài liệu thu thập thực tế ở một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

Luận văn gồm: Phần mở đầu, 03 chương, kết luận chung, 35 bảng biểu, 6 hình vẽ Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Khai thác Hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Lê Như Hùng

Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đại học và sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm lò và Ban lgnh đạo Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, Công ty Tư vấn Đầu tư Mỏ & Công nghiệp, các Công ty than: Vàng Danh, Hà Lầm, Quang Hanh, Khe Chàm, Mông Dương đg giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Đặc biệt là sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của GS.TSKH Lê Như Hùng và các thầy giáo trong Bộ môn Khai thác Hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồng thời tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn đối với các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và người thân đg tạo mọi điều kiện, động viên giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Chương 1

Đặc điểm địa chất vùng Quảng Ninh

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Quảng Ninh là một tỉnh thuộc vùng Đông Bắc của Việt Nam, trải từ

106035′ sang 1080 Kinh độ Đông và từ 20040′ lên 21044′ Vĩ độ Bắc Tỉnh Quảng Ninh có tổng diện tích phần đất liền là 7.064km2 (kể cả các đảo) chủ yếu là địa hình trung du và đồi núi, với số dân cho đến 1/4/1999 là 1.004.461 người

1.1.2 Địa giới hành chính

Phía Tây Bắc tiếp giáp với tỉnh Quảng Tây (Trung Quốc) trên chiều dài

122 km cũng đồng thời là một phần đường biên giới phía Bắc của quốc gia, phía tây giáp với đồng bằng của hai tỉnh Bắc Giang và Hải Dương có chiều dài tương ứng là 78 km và 21 km; Phía Tây Nam giáp Hải Phòng dài 78 Km; phía Nam và Đông là biển Đông với chiều dài bờ biển 250 km

Đường giao thông của tỉnh Quảng Ninh rất thuận tiện giao lưu với Hà Nội bằng Quốc lộ 18A, với Quốc lộ 5 Hải Phòng - Hà nội và các tỉnh đồng bằng sông Hồng

dải đồng bằng hẹp, nhiều chỗ lan ra biển Hai phần này ăn thông với nhau nhờ chỗ trũng của cánh cung ở Tiên Yên - Ba Chẽ

Dgy núi Yên Tử với hướng Đông Tây, chia miền Tây của tỉnh thành 2 phần: Phía Nam là vùng đồng bằng, còn phía Bắc là vùng núi

Vùng ven biển Quảng Ninh có nhiều đảo nhỏ Đối với đất liền, tuyến đảo tạo nên bức bình phong vững chắc, là nhân tố địa lợi có tác dụng phòng thủ từ

xa, giúp Quảng Ninh "trong vững, ngoài kín" và đóng vai trò chiến lược trong bảo vệ bờ cõi nước ta

Bể than Quảng Ninh trải dài gần 150 km từ Phả Lại ở phía Tây đến đảo

Kế Bào (nay là Cái Bầu) ở phía Đông, chiều rộng bể than có nơi tới 10 ữ 12

km

Bể than Quảng Ninh gồm hai dải tạo thành hai khu vực lớn: khu vực

Đông Triều và khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả Kết quả thăm dò đg xác định

được địa tầng chứa than của bể than Quảng Ninh nằm ở phụ điệp giữa của

điệp than Hòn Gai Thành phần nham thạch gồm: Cuội kết, Sạn kết, Cát kết, Sét kết, đá phiến sét, Sét than và các vỉa than Phụ điệp chứa than có độ dày từ 2.100 ữ 3.300 mét

Dải than Yên Tử, còn gọi là dải Bảo Đài Do hoạt động kiến tạo, dải Yên Tử là nếp lõm kéo dài từ khoáng sàng Hồ Thiên đến khoáng sàng Đồng Vông Dải Yên Tử chia thành 3 khối: khối Hồ Thiên, khối Yên Tử và khối

Đồng Vông

Dải than Hòn Gai là một tập hợp các uốn nếp kích thước khác nhau, chia cắt trầm tích chứa than thành từng khoáng sàng riêng biệt qua hàng loạt các đứt ggy theo phương Kinh tuyến và Vĩ tuyến Dải Hòn Gai chia thành: khối Hòn Gai, khối Nam Cẩm Phả, khối Trung Tâm Cẩm Phả và khối Cái Bầu

Trữ lượng than và sản lượng than khai thác của nước ta chủ yếu tập trung tại vùng than Quảng Ninh Trữ lượng vùng than Quảng Ninh: trên 3,2 tỷ

tấn Trong đó vùng Uông Bí chiếm khoảng 1,5 tỷ tấn, vùng Cẩm Phả chiếm khoảng 1,3 tỷ tấn Gần 80% trữ lượng bể than Quảng Ninh phải khai thác bằng phương pháp hầm lò

Tổng trữ lượng than đg thăm dò đạt hơn 2,2 tỷ tấn, ước lượng có thể đạt tới 3,5 tỷ tấn, cho phép khai thác 30 – 40 triệu tấn/năm Về lâu dài, than vẫn là nguồn tài nguyên tạo ra ngành công nghiệp chủ đạo có tác động rất lớn đến phát triển kinh tế – xg hội của tỉnh

1.2 Đặc điểm điều kiện địa chất vùng than Quảng ninh

1.2.1 Tính chất cơ lý của đá và than

Thành phần nham thạch của vùng than Quảng Ninh gồm: Cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than

Thành phần nham thạch theo địa tầng theo tỷ lệ được ghi trong bảng 1.1 Các loại đá hạt thô: Cuội kết, sét kết, cát kết phát triển nhiều khe nứt tạo

điều kiện cho việc tàng trữ nước Mật độ khe nứt trung bình từ 5 – 7 khe nứt/1m, các chỉ tiêu cơ lý trung bình của nham thạch tạo vách và trụ các vỉa than đg được nghiên cứu, kết quả ghi ở bảng 1.2

Bảng 1.1: Thành phần nham thạch theo địa tầng vùng Quảng Ninh

(kG/cm 2 )

Lực dính kết C (kG/cm 2 )

Góc ma sát trong

ϕ

ϕ (độ)

Trọng lượng thể tích γγγγ (g/cm 3 )

1 Sạn kết 1.032 – 1.482 150 402–514 31,4–32,5 2,53

2 Cát kết 676 – 1.137 128 308–321 30,5–32,4 2,61

3 Bột kết 326 – 628 95,8 183–206 29,3- 33,3 2,61

4 Sét kết 219 – 424 51,8 48,6 34,3 2,57

1.2.2 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn

Hiện nay một số khu vực khai thác ở các mỏ đg nằm dưới mức thông thuỷ, độ sâu khai thác dưới 250 m Đặc điểm chính của điều kiện thuỷ văn là nước trong trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nước mặt và thay đổi theo mùa: về mùa mưa, lưu lượng nước trong lò lớn gấp 15 ữ 30 lần so với mùa khô và đạt tới 5000 ữ 6000 m3/giờ Lưu lượng nước lớn vào mùa mưa gây

ảnh hưởng bất lợi cho công tác khai thác: sản lượng lò chợ cũng như tốc độ

đào lò chuẩn bị trong thời kỳ này giảm xuống đáng kể Trong quá trình khai thác, đg có một số mỏ bị ngập nước như Hà Lầm, Mông Dương; ngoài ra ở một số nơi cũng đg xảy ra bục nước trong hầm lò, gây thiệt hại lớn về người

và tài sản Tại một số mỏ hầm lò, nước mỏ có tính ăn mòn kim loại mạnh, gây khó khăn cho việc thực hiện các công nghệ khai thác sử dụng lưới thép

Kết quả bơm nước thí nghiệm vùng Hòn Gai – Cẩm Phả cho thấy lưu lượng nước các lỗ khoan đa số dưới 11/s và thay đổi từ 0,011 l/s (ở Khe Chàm)

đến 2,72 l/s (ở Ngg Hai) Tỷ lưu lượng các lỗ khoan đa số nhỏ hơn 0,1 l/s, biến

đổi từ 0,0003 l/ms (Khe Chàm) đến 0,469 l/ms (ở Lộ Trí) Hệ só thẩm thấu của nham thạch đa số dưới 0,1 m/ngày đêm và thay đổi từ 0,002 m/ngày đêm

đến 0,52 m/ngày.đêm Mức nước thay đổi từ 10 m đến 30 m Lưu lượng vùng Bảo Đài từ 0,02 l/s đến 0,625 l/s, tỷ lưu lượng từ 0,0002 l/ms đến 0,0971 l/ms

Hệ số thẩm thấu từ 0,0025 m/ngày đêm đến 0,2729 m/ngày đêm Mức thuỷ tĩnh: 74,48 – 5,33 Còn vùng Mạo Khê lưu lượng từ 0,075 l/s đến 0,506 l/s Các kết quả về địa chất thuỷ văn của vùng được ghi ở bảng 1.3

Bảng 1.3: Kết quả địa chất thuỷ văn vùng Quảng Ninh

Kết quả quan trắc mức nước các lỗ khoan và lượng nước thoát ra ở các

đường lò cho thấy nước trong trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nước mặt và chịu ảnh hưởng rất lớn của mùa mưa nhiệt đới Lượng mưa trong năm

và theo mùa được ghi ở bảng 1.4

Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình hàng năm

1 Lượng mưa trung bình trong năm 2,400 mm

2 Lượng mưa trong mùa mưa 905

3 Thời gian của mùa mưa Từ tháng 5 đến tháng 10

4 Số ngày mưa trung bình từ 0,1 mm trở lên 124,5 ngày

5 Số ngày mưa lớn trên 5 mm 65,2 ngày

6 Lượng mưa lớn nhất đo được trong 1 ngày

1.2.3 Trữ lượng: - Tổng trữ lượng theo độ sâu khai thác

Trữ lượng than Antraxít của Việt Nam tập trung chủ yếu ở vùng Quảng Ninh từ Phả Lại đến Kế Bào với diện tích khoảng 300 km2, trữ lượng được tính

đến ngày 01/01/1995 là 3,222 tỷ tấn Than khai thác bằng phương pháp hầm

lò rất lớn, chiếm gần 80% tổng trữ lượng của cả vùng Trữ lượng than phân theo các khu vực được ghi trong bảng 1.5

Vùng than Quảng Ninh chỉ có khoảng 29% số lượng vỉa than thuộc loại

có kiến tạo đơn giản, còn lại là phức tạp và rất phức tạp Các vỉa than không

ổn định về chiều dày và góc dốc chiếm tỷ lệ cao (gần 3/4 tổng trữ lượng) Cấu tạo vỉa có chứa các lớp đá kẹp với số lượng, chiều dày và tính chất cơ lý của chúng thường biến đổi Các vỉa than bị phân cắt bởi hàng loạt đứt ggy, phay phá

Kết quả theo các tài liệu báo cáo địa chất thăm dò cho thấy:

Vùng Bảo Đài phát hiện 24 đứt ggy;

Vùng Mạo Khê phát hiện 21 đứt ggy;

Vùng Hòn Gai - Cẩm Phả phát hiện 70 đứt ggy

Nếu chỉ tính riêng các đứt ggy lớn này thì mức độ đứt ggy là thấp, nhưng trong quá trình đào lò chuẩn bị và khai thác phát hiện được nhiều phay phá có biên độ nhỏ

- Trữ lượng của các mỏ (công ty) khai thác than hầm lò, phân theo chiều dày, góc dốc, mức độ phức tạp (biến động chiều dày, góc dốc, các phá hủy kiến tạo)

Phân bố trữ lượng địa chất theo chiều dày và góc dốc vỉa được thể hiện trên hình 1

Hình 1: Phân bố trữ lượng địa chất các mỏ hầm lò Quảng Ninh

theo chiều dày và độ dốc của vỉa

0,6 0 0 0 0

9,32 1,13 2,51 0,9 0

51,77

7,85 5,82 5,72 0

5,25 3,49 5,64 0 0

Hình 1.2 Phân bố trữ lượng theo đường phương Phân bố trữ lượng địa chất các mỏ hầm lò Quảng ninh theo kích thước

đường phương khu khai thác

Hình 1.3 Phân bố trữ lượng theo hình dạng khu khai thác

Trong các trụ bảo

vệ phay phá, công trình 13%

Hình chữ nhật 60%

1.3 Đánh giá về điều kiện địa chất vùng quảng ninh

Địa tầng chứa than Quảng ninh chủ yếu là sét kết, bột kết và cát kết nham thạch phân lớp mỏng, trung bình đến dày, cường độ kháng nén cao và bền vững Mặt khác ở phạm vi khai thác mức nông, nứt nẻ nhiều đg làm giảm

độ bền khối đá, tạo cho đá vách các vỉa than ở dạng bền vững trung bình, thuận lợi cho công tác khai thác Tuy vậy ở một số mỏ như mỏ Mạo Khê đá vách yếu, không ổn định: vỉa 5 Cánh Gà - Công ty Vàng Danh và vỉa 46 mỏ Hồng Thái - công ty than Uông Bí có đá vách bền vững khó sập đổ đg gây khó khăn lớn cho công tác khai thác và điều khiển đá vách

- Điều kiện kiến tạo vùng mỏ rất phức tạp, thể hiện qua nhiều nếp uốn

và đứt ggy Sự chia cắt ruộng mỏ của các đứt ggy thành các khu khai thác ngắn và có dạng hình học phức tạp, gây khó khăn cho cơ giới hoá khai thác Các trụ than bảo vệ phay, hoặc phải để lại do hình học phức tạp, gây ra tổn thất than lớn theo diên tích khai thác

- Phần lớn các vỉa than có chiều dày thay đổi cùng với sự biến động của

đá kẹp vỉa, uốn nếp, đg gây khó khăn cho công tác khai thác và thực hiện các

hệ thống khai thác chia lớp

Các vỉa than có chiều dày trung bình hầu hết lớn hơn 3m, vượt quá chiều cao khấu cho phép của lò chợ trong điều kiện kỹ thuật hiện tại, đg gây ra tổn thất than lớn theo chiều cao khai thác

Hầu hết các vỉa than có độ dốc thoải và nghiêng, thuận lợi cho hệ thống khai thác các gương lò dài Nhưng bên cạnh đó có một số khu vực vỉa dốc

đứng, góc dốc các vỉa than biến động là các yếu tố phức tạp cho công tác khai thác

Trữ lượng than dày dốc thoải chiếm tỷ lệ lớn nhất, chính vì vậy việc nghiên cứu lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải là rất cần thiết

Chương 2 xây dựng phương pháp đánh giá

2.1 Các phương pháp nghiên cứu có liên quan

2.1.1 Khái niệm

Thông thường để giải các bài toán trong điều kiện có nhiều tiêu chuẩn tối ưu cần phải đưa bài toán tới việc xác định lời giải trong điều kiện có một tiêu chuẩn tổng hợp Tiêu chuẩn tổng hợp đó cần bao hàm tất cả những tiêu chuẩn đg nêu Có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài về việc giải các loại bài toán này Một số nhà khoa học đề nghị xây dựng một “hàm siêu” bao gồm tất cả các tiêu chuẩn tối ưu, một số khác lại đề nghị áp dụng “chỉ tiêu tổng hợp” và lần lượt áp dụng vào các tiêu chuẩn tối ưu tuỳ thuộc vào tình huống phát sinh cụ thể

Bài toán đánh giá tổng hợp chất lượng để xác định mức độ ưu việt về:

điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) có thể được biểu diễn bằng cách: giả sử điều kiện địa chất, khai thác mỏ được đặc trưng bằng tổ hợp các tiêu chuẩn tối ưu J = { J1,

J2, , Ji, , Jn }, ta lập ma trận A về điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ):

{ }

nm nj

n n

im ij

i i

m j

m j

ij

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J A

2 1

2 2

22 21

1 1

12 11

=

Trong đó: Jij – giá trị của tiêu chuẩn Ji trong điều kiện địa chất khai thác

mỏ thứ j

n – Số tiêu chuẩn cần xem xét

m – Số điều kiện địa chất khai thác mỏ cần đánh giá

Mỗi véc tơ của cột Ji tương ứng với tổ hợp các giá trị của các tiêu chuẩn của điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) Để có thể lựa chọn được điều kiện điều kiện địa

chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) tối ưu mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất theo các tiêu chuẩn tối ưu cần phải tìm được chỉ tiêu { 0

ij

J } Các phương pháp đánh giá chất lượng điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) theo các tiêu chuẩn (chỉ tiêu) thường có dạng:

KTH = F( Ki ); Hàm này được thể theo hai dạng sau:

Điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác

mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) được xem xét có thể có một số chỉ tiêu thấp, một số chỉ tiêu cao, do vậy một phần trong số n điểm của các tính chất Ki của điều kiện điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) sẽ được tăng lên Ki =

Vì vậy khi đánh giá KTH cần bao gồm không chỉ đánh giá Ki mà cần

đánh giá cả tính quan trọng của các chỉ tiêu tương ứng mi Phương pháp đánh giá điều kiện điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) theo chỉ tiêu tổng hợp có dạng:

KTH = f (Ki, mi )

) ,

Trong đó: KTH – chỉ tiêu tổng hợp chất lượng của điều kiện địa chất mỏ

mi – chỉ tiêu độ quan trọng của tiêu chuẩn thứ i của điều kiện địa chất

mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ)

Cả hai mô hình (2.5) và (2.6) về mặt hình thức vẫn chưa giảm bớt được các nhược điểm đg nêu do các hướng đối chọi nhau của các giá trị:

đánh giá các tiêu chuẩn theo dấu hiệu trọng số

Nguyên tắc cơ bản xác định trọng số của mi của các tiêu chuẩn tối ưu dựa trên luận cứ: trọng số mi là hàm số tăng đơn điệu so với biến cố Si Biến

cố Si là chi phí về tiền (hoặc sức lao động) cần để đảm bảo thực hiện và hoàn thiện tiêu chuẩn thứ i Nói cách khác, nếu mi = (Si ) thì khi Si + 1 > Si ta sẽ có

i

S S

m Đôi khi phạm vi thay đổi của Ki và mikhông phải trong khoảng [ 0,1] mà trong khoảng [ 0,10 ] Phương pháp Delphi

là phương pháp hoàn thiện nhất hiện nay về mặt tiến hành hỏi ý kiến chuyên gia Phương pháp chuyên gia cho phép làm sáng tỏ ý kiến của các chuyên gia trong điều kiện thiếu sự thảo luận trực tiếp Tuy nhiên độ chính xác và tính

khách quan của ý kiến đg có sự phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của các chuyên gia cũng như số lượng chuyên gia Thông thường có thể đạt độ chính xác khi có nhóm chuyên gia 10 – 12 người với 3 vòng đánh giá

Kinh nghiệm áp dụng phương pháp chuyên gia cho thấy việc xử lý các kết quả đánh giá được tiến hành bằng các phương pháp toán học khác nhau: Phương pháp trội, phương pháp bậc, các phương pháp tương quan cặp và sắp

đặt tuần tự Có sự trùng khớp các kết quả cao khi xử lý các số liệu của các lần

đánh giá bằng các phương pháp toán học Kiểm tra, bổ sung về các số liệu của

đánh giá đg tiến hành khi xác định các trọng số cho thấy sự trùng hợp của các kết quả theo phương pháp kiểm tra trội và bậc Thực chất của các phương pháp này gồm:

2.1.1.1 Phương pháp trội:

Mỗi một chuyên gia sắp đặt tất cả các tính chất của đối tượng theo thứ

tự trội của chúng sao cho tính chất quan trọng nhất chiếm vị trí W1j = 1, tính chất quan trọng tiếp theo chiếm vị trí thứ hai W2j = 2, Trình độ quan trọng

được tiến hành theo công thức sau:

j

r

j

Wij Wij

ij

W W

1

Trong đó: Wij bậc quan trọng của chỉ tiêu thứ i theo chuyên gia thứ j

Trọng số của mỗi chỉ tiêu theo tất cả các chuyên gia được xác định theo công thức:

i

r

i

mij mij

1 1

Phương pháp trội và bậc là hai phương pháp đơn giản nhất trong các phương pháp chuyên gia đánh giá trọng số Trọng số của các tính chất riêng cũng có thể được xác định được bằng phương pháp tổng hợp bao gồm nguyên tắc đánh giá chuyên gia và nguyên tắc chi phí Phân tích các phương pháp

đánh giá tổng hợp chỉ tiêu (chất lượng) đg nêu trên cho thấy xem xét kinh nghiệm to lớn trong vấn đề này Trong các lĩnh vực khác nhau có thể sử dụng hàng loạt các phương pháp cụ thể để đánh giá tổng hợp chất lượng của các đối tượng Các phương pháp này đg được kiểm tra và sử dụng rấtcó hiệu quả Tuy nhiên không có phương pháp nào có thể sử dụng trực tiếp để đánh giá hiệu quả của các điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ Mỗi phương pháp trong những phương pháp nêu trên có hàng loạt các vấn đề không thể giải quyết được và chưa rõ ràng để áp dụng cho đối tượng phức tạp như điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ

Ki = CH

ij

TH ij

J

J

cách làm này sẽ làm cho sự lựa chọn, đánh giá không có thứ

nguyên Trong số các tiêu chuẩn tối ưu có các giá trị chuẩn giá trị của các tiêu chuẩn sẽ tiến đến giá trị min và giá trị max JTH→ min; CH → max

giá trị tối ưu của chỉ tiêu tổng hợp thành giá trị không xác định Trong những trường hợp này, giá trị:

Ki = CH

ij

TH ij

J

J

đối với các nhóm tiêu chuẩn đầu ( JTH→ min)

ij chỉ rõ sự xấu đi của các yếu tố (tiêu chuẩn), đối với nhóm tiêu chuẩn thứ hai (J ij CH → max chỉ

rõ sự tốt lên của các yêu tố dựa trên cơ sở lý thuyết tiếp nhận lời giải phức tạp

và sử dụng phương pháp đánh giá trọng số và mức véc tơ, xây dựng phương pháp trung bình tổng bình phương của độ lệch trọng số Phương pháp đánh giá trọng số sẽ dẫn tới việc xác định trọng số của các giá trị của tất cả các tiêu chuẩn ở điều kiện địa chất, khai thác nào đó, so với các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn tương ứng ở điều kiện địa chất, khai thác mỏ chuẩn tốt nhất Điều kiện địa chất, khai thác mỏ chuẩn tốt nhất tương ứng với các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn tối ưu trong số tất cả các điều kiện địa chất, khai thác mỏ cần so sánh Để tính mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn, trọng

số của điều kiệnđịa chất mỏ bất kỳ sẽ được nhân với cái gọi là sự đánh giá

có ích Trị số của các đánh giá có ích được biểu thị bằng điểm Các tiêu chuẩn không phụ thuộc lẫn nhau được cho điểm trong phạm vị ( 0 ữ 10 ) điểm, sự

đánh giá có ích ( tiêu chuẩn quan trọng nhất được cho 10 điểm, các tiêu chuẩn tiêp theo được cho điểm thấp hơn ( 10 ữ 0 ) Trên cơ sở ma trận {Jij } vàđánh giá có ích, xây dựng ma trận trọng số Trọng số của các giá trị thứ j của tiêu chuẩn thứ i – Wij được xác định theo công thức :

Wij = ( 1 CH )

ij

TH ij CH ij

J

J

J ư

ư

Trong đó: - sự đánh giá có ích của tiêu chuẩn Jij có thể lấy điều kiện

địa chất khai thác mỏ đg thiết kế tốt nhất hoặc điều kiện hiện tại, điều kiện chuẩn Trong trường hợp chung, điều kiện địa chất, khai thác mỏ chuẩn có thể không đặc trưng bằng các chỉ tiêu cao so với các điều kiện được đem ra so sánh, việc so sánh sẽ được tiến hành với sơ đồ suy diễnđược kết cấu lý tưởng,

đặc trưng bởi các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn (trong mỗi hàng ma trận của 2.12)

im ij

i i

m j

m j

ij

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

2 1

2 2

22 21

1 1

12 11

CH nm

CH i

CH j CH

CH ij

J J

J J

1 Các điều kiện địa chất, khai thác của các mỏ đg được xây dựng thiết

kế hoặc đang thi công sẽ là những tư liệu ban đầu Như vậy ma trận các tham

số về các điều kiện địa chất, khai thác mỏ bao gồm nhiều cột Phương pháp này sẽ cho phép khả năng xem xét bất kỳ một tính chất nào của các điều kiện

địa chất, khai thác mỏ được đem so sánh

2 Xây dựng điều kiện địa chất, khai thác mỏ chuẩn, có các chỉ tiêu tốt nhất Có thể thấy : Điều kiện địa chất, khai thác mỏ thuận lợi nhất, sẽ tương ứng với mỏ có khả năng đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Khi xây dựng các điều kiện địa chất khai thác mỏ chuẩn cần chú ý:

- Tìm giá trị tối ưu tương ứng với các giá trị min và max trong mỗi hàng của ma trận (2.12) Những giá trị chuẩn này sẽ phụ thuộc vào việc chúng nằm

ở điều kiện địa chất, khai thác mỏ nào đem so sánh, những giá trị này được

đóng khung trong ma trận (2.12) Hiển nhiên là các chỉ tiêu tối ưu cực tiểu có giá trị nhỏ (Góc dốc của vỉa, độ chứa khí .), trong điều kiện địa chất mỏ chuẩn được thể hiện là các giá trị nhỏ nhất của các điều kiện địa chất mỏ được

đem so sánh các chỉ tiêu tối ưu – cực đại (trữ lượng mỏ, chiều dày vỉa than ) trong điều kiện địa chất mỏ chuẩn được thể hiện là các giá trị lớn nhát

3 Do các điều kiện địa chất mỏ và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các

mỏ đều có thứ nguyên, vì vậy cần phải đưa chúng về dạng không thứ nguyên nhờ giá trị của độ lệch tương đối

min max

TH ij CH ij ij

J J

J J

+

ư

=

Trong đó: TH ư

ij CH

ij J

J , tương ứng với giá trị chuẩn và giá trị thực

J ijmax ,J ijmin - các giá trị cực đại, cực tiểu của các chỉ tiêu hiệu quả của các điều kiện địa chất, khai thác mỏ

Công thức (2.13) làm cho các độ lệch tương đối theo các tiêu chuẩn đạt giá trị max và min đạt các giá trị bằng nhau nếu như các điều kiện địa chất mỏ

có độ lệch tương đối như nhau Ngoài ra công thức này còn tính tới giá trị của khoảng thay đổi và mức các giá trị của tiêu chuẩn theo các điều kiện địa chất

mỏ được đem ra so sánh rồi đặt các độ lệch tương đối của khoảng thay đổi này theo các tiêu chuẩn Ji -> max và J i -> min vào quan hệ như nhau

Trong trường hợp này, các giá trị tương đương không có thứ nguyên thu

được của các chỉ tiêu có thể cộng, nhân và chia Điều này cho phép tiến hành cộng lần lượt tất cả các chỉ tiêu riêng lẻ khác nhau và thể hiẹn giá trị của chỉ tiêu tổng hợp trong dạng định lượng

Sau khi tính các độ lệch tương đối theo công thức (2.13), mô hình ma trận có giá trị của các chỉ tiêu sẽ được thay thế bằng mô hình ma trận của các

độ lệch tương đối

nm nj n n

im ij i i

m j

m j

ij

δ δ δ δ

δ δ δ δ

δ δ δ δ

δ δ δ δ δ

, , ,

,

, , , , ,

, , , , ,

, , , , ,

2 1

2 1

2 2 22 21

1 1 12 11

KTHj = ({δij} ) = ∑n ( δij) 2 -> min

mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) chuẩn, tức là điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) thực tế càng có hiệu quả Trong trường hợp này, sự tăng của:

kij = max min

ij ij

TH ij CH ij ij

J J

J J

i

J+1 -> max) Tính khách quan của phương pháp đánh giá tổng hợp có quan hệ với tính quan trọng khác nhau và tính cấp thiết của các chỉ tiêu về điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) đối với việc xác định mức độ khó khăn về điều kiện địa chất mỏ (hay

kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) Trong công thức nêu trên chưa phản ánh được tính chất cấp thiết về kinh tế của các chỉ tiêu hiệu quả riêng biệt

Để đánh giá định lượng mức độ quan trọng của các chỉ tiêu có thể dùng phương pháp đánh giá chuyên gia Độ quan trọng của các chỉ tiêu được các chuyên gia cho điểm từ 0 đến 20

Các hệ số độ quan trọng quy đổi được tính theo công thức:

i n

i i

i Tb

i iq

n

n

1 1

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

Công thức để tính các chỉ tiêu tổng hợp chất l−ợng các điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) có dạng:

i i

n

i i ij Tb

n

i ij

n

1

2

1 1

2 2

1

1

ϕ δ ϕ

ϕ δ ϕ

ϕ

ϕ δ

Trong đó: ϕi hàm hữu ích của các chỉ tiêu hiệu quả thứ i của điều kiện

Mỏ có chỉ tiêu tổng hợp chung C

THj

K nhỏ nhất là mỏ có điều kiện thuận lợi nhất

Bảng 2.1: Bảng các chỉ tiêu đặc điểm điều kiện địa chất mỏ

Hệ số độ quan trọng tương đối

ϕi

Thiết kế

mỏ số 1 Thiết kế mỏ số 2 Thiết kế mỏ số 3 Thiết kế mỏ số 4

I Tổ hợp các đặc điểm điều kiện địa chất mỏ {J ij DC }

Độ tro của than (%)

thác H, m J61 J63 J64 J62 12,0 Trữ lượng công

nghiệp của ruộng

; , , 2 , 1

n j

m i

Bảng 2.2: Bảng hệ số độ quan trọng của các chỉ tiêu đặc điểm địa chất mỏ

Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ {J ij DC },

i=1,2, ,m hiệu J Ký i

Hệ số độ quan trọng tương đối

Độ chứa khí của các vỉa than, m 3 /tấn J8 15 J8j J8n

Độ phá huỷ trữ lượng của than, đứt

gãy/km 2 J9 7,5 J9j J9n

Độ chứa nước của khoáng sàng, m 3 /T J10 5,5 J101 J10n

Độ tro trung bình của than,% J11 6,5 J111 J11j

Chú thích: Các chỉ tiêu đặc điểm địa chất mỏ tốt nhất (chỉ tiêu chuẩn)

2.2 Xây dựng phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải

Đánh giá hiệu quả khai thác mỏ nói chung và đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải nói riêng bao gồm mối quan hệ giữa các yếu tố độc lập

và các yếu tố liên quan lẫn nhau và mối quan hệ này là vô cùng phức tạp Sự phức tạp của việc giải các bài toán đánh giá hiệu quả khai thác là do các mối liên hệ mật thiết của tổ hợp các chỉ tiêu về điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ, tổ hợp các chỉ tiêu về kỹ thuật – sản xuất và tổ hợp các chỉ tiêu kinh tế

Do sự phức tạp của bài toán đánh giá hiệu quả khai thác nên việc giải quyết các bài toán này được phát triển theo hai hướng chủ yếu là tối ưu cục bộ

và tối ưu tổng hợp Việc giải các bài toán tối ưu cục bộ là lựa chọn các các lời giải tối ưu theo từng bài toán nhỏ Bài toán tối ưu tổng hợp là xét toàn diện các vấn đề ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác mỏ

2.2.1 Xây dựng phương pháp đánh giá điều kiện công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải

Để đánh điều kiện công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải ta lập ma trận

tổ hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật sản xuất như trong bảng

Bảng 2.3: Bảng tổ hợp các chỉ tiêu về kỹ thuật sản xuất

Hệ số độ quan trọng tương đối

ϕi

Thiết kế

mỏ số 1 Thiết kế mỏ số 2 Thiết kế mỏ số 3 Thiết kế mỏ số 4

II Tổ hợp các chỉ tiêu về kỹ thuật – sản xuất

Công suất thiết kế

Am, triệu tấn/năm J12 J41 J14 J13 6,5 Sản lượng lò chợ

Alc, tấn/ng.đêm J22 J23 J24 J22 17,0 Thể tích đường lò

chuẩn bị cho 1000 t

than, V1, m 3 J31 J32 J34 J33 15,0 Thời gian xây dựng

Tiêu thụ điện năng

Tm, năm J71 J73 J74 J74 12,0

2.2.2 Xây dựng phương pháp đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải

Để đánh giá hiệu quả khai thác vỉa dày dốc thoải ngoài việc nghiên cứu

đánh giá điều kiện địa chất, điều kiện kỹ thuật công nghệ còn cần phải đánh giá điều kiện kinh tế khi tiến hành khai thác với điều kiện địa chất và công nghệ áp dụng trong điều kiện cụ thể

Lập ma trận tổ hợp các chỉ tiêu kinh tế như trong bảng 2.4

Hệ số độ quan trọng tương đối

ϕi

Thiết kế

mỏ số 1 Thiết kế mỏ số 2 Thiết kế mỏ số 3 Thiết kế mỏ số 4

III Tổ hợp các chỉ tiêu kinh tế

vị C, đồng/tấn J31 J32 J33 J34 15,0 Giá thành khai thác

G, đồng/tấn J42 J43 J44 J41 18,5 Suất đầu tư Kđ,

đồng/tấn J51 J52 J54 J55 10,0 Tổng dự toán xây

dựng, triệu đồng J61 J62 J63 J65 12,0 Giá bán than Gb,

2.3 Lựa chọn các chuẩn tối ưu:

2.3.1 Theo điều kiện kỹ thuật và công nghệ mỏ

Để đạt được mục đích đánh giá điều kiện kỹ thuật công nghệ mỏ theo nhiều tiêu chuẩn người ta đg xây dựng phương án đánh giá Yêu cầu đánh giá các điều kiện theo nhiều tiêu chuẩn tối ưu có thể thực hiện bằng cách chia giá trị tuyệt đối của nhiều tiêu chuẩn với giá trị chuẩn:

Ki = CH

i

TH i

J

J cách làm này sẽ làm cho sự lựa chọn, đánh giá không có thứ

nguyên Trong số các tiêu chuẩn tối ưu có các giá trị chuẩn Giá trị của các tiêu chuẩn sẽ tiến đến giá trị min và giá trị max J → min; CH → max

i TH

J

J

đối với các nhóm tiêu chuẩn đầu ( JTH→ min)

i chỉ rõ sự xấu đi của các tiêu chuẩn, đối với nhóm tiêu chuẩn thứ hai ( JiTH ->max) chỉ rõ sự tốt lên của các yếu tố dựa trên cơ sở lý thuyết tiếp nhận lời giải phức tạp và sử dụng phương pháp đánh giá trọng số và mức véc tơ, xây dựng phương pháp trung bình tổng bình phương của độ lệch trọng số Phương pháp đánh giá trọng số sẽ dẫn tới việc xác định trọng số của các giá trị của tất cả các tiêu chuẩn ở điều kiện kỹ thuật sản xuất, khai thác nào đó, so với các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn tương ứng kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn tốt nhất Điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn tốt nhất tương ứng với các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn tối ưu trong số tất cả các kỹ thuật sản xuất mỏ cần so sánh Để tính mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn, trọng số của điều kiện

kỹ thuật sản xuất bất kỳ sẽ được nhân với cái gọi là sự đánh giá có ích Trị số của các đánh giá có ích được biểu thị bằng điểm Các tiêu chuẩn không phụ thuộc lẫn nhau được cho điểm trong phạm vị ( 0 ữ 10 ) điểm, sự đánh giá có ích (tiêu chuẩn quan trọng nhất được cho 10 điểm, các tiêu chuẩn tiếp theo

được cho điểm thấp hơn ( 10 ữ 0 ) Trên cơ sở ma trận {Jij } và đánh giá có ích, xây dựng ma trận trọng số Trọng số của các giá trị thứ j của tiêu chuẩn thứ i – Wij được xác định theo công thức :

Wij = ( 1 CH )

ij

TH ij CH ij

J

J

J ư

ư

Trong đó: - sự đánh giá có ích của tiêu chuẩn JijCH có thể lấy điều kiện

kỹ thuật sản xuất mỏ đg thiết kế tốt nhất hoặc điều kiện hiện tại, điều kiện chuẩn Trong trường hợp chung, điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn có thể không đặc trưng bằng các chỉ tiêu cao so với các điều kiện được đem ra so sánh, việc so sánh sẽ được tiến hành với sơ đồ suy diễn được kết cấu lý tưởng,

đặc trưng bởi các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn (trong mỗi hàng ma trận của 2.15)

n

im ij

i i

m j

m j

ij

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

2 1

2 2

22 21

1 1

12 11

CH nm

CH i

CH j CH

CH ij

J J

J J

1 Các điều kiện kỹ thuật sản xuất của các mỏ đg được xây dựng thiết

kế hoặc đang sản xuất sẽ là những tư liệu ban đầu Như vậy ma trận các tham

số về các điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ bao gồm nhiều cột Phương pháp này

sẽ cho phép khả năng xem xét bất kỳ một tính chất nào của các điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ được đem so sánh

2 Xây dựng điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn, có các chỉ tiêu tốt nhất Có thể thấy : Điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ thuận lợi nhất, sẽ tương ứng với mỏ có khả năng đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Khi xây dựng các điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn cần chú ý:

- Tìm giá trị tối ưu tương ứng với các giá trị min và max trong mỗi hàng của ma trận (2.15) Những giá trị chuẩn này sẽ phụ thuộc vào việc chúng nằm

ở điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ nào đem so sánh, những giá trị này được

đóng khung trong ma trận (2.15)

Các chỉ tiêu tối ưu cực tiểu có giá trị nhỏ (thời gian xây dựng mỏ, số mét lò chuẩn bị ), trong điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn được thể hiện

là các giá trị nhỏ nhất của các điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ được đem so sánh

Các chỉ tiêu tối ưu – cực đại (Công suất thiết kế, sản lượng lò chợ ) trong điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ chuẩn được thể hiện là các giá trị lớn nhát

3 Do các điều kỹ thuật sản xuất của các mỏ đều có thứ nguyên, vì vậy cần phải đưa chúng về dạng không thứ nguyên nhờ giá trị của độ lệch tương

đối

min max

ij ij

TH ij CH ij ij

J J

J J

Trong trường hợp này, các giá trị tương đương không có thứ nguyên thu

được của các chỉ tiêu có thể cộng, trừ, nhân và chia Điều này cho phép tiến hành cộng lần lượt tất cả các chỉ tiêu riêng lẻ khác nhau và thể hiện giá trị của chỉ tiêu tổng hợp trong dạng định lượng

Sau khi tính các độ lệch tương đối theo công thức (2.16), mô hình ma trận có giá trị của các chỉ tiêu sẽ được thay thế bằng mô hình ma trận của các

độ lệch tương đối

nm nj n n

im ij i i

m j

m j

ij

δ δ δ δ

δ δ δ δ

δ δ δ δ

δ δ δ δ δ

, , ,

,

, , , , ,

, , , , ,

,

, ,

2 1

2 1

2 2 22 21

1 1 12 11

Để giải các bài toán thực tế trong lĩnh vực đánh giá tổng hợp các điều kiện kỹ thuật sản xuất cần lựa chọn dạng của hàm tổng hợp KTHj một cách chuẩn xác Lựa chọn hàm số cho phép đưa các giá trị độ lệch ở bất kỳ điệu kiện độ lệch điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) về phía hàm nhiều biến và xác định trước quy luật phân bố các độ lệch tương đối theo hàng và theo cột của ma trận Lý thuyết toán thống kê đg khẳng định nếu tổ hợp các giá trị đồng nhất phụ thuộc quy luật phân phối thì có thể lấy hàm mức trung bình làm hàm số tổng:

KTHj = ({δij} ) = ∑

=

n

i ij

1

2

) ( δ -> min

j = 1,2, m

Xác định được KTHj là véc tơ nhỏ nhất Đây cũng chính là điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ tốt nhất Vì vậy chỉ tiêu tổng hợp hiệu quả của điều kiện kỹ thuật sản xuất là tổng của giá trị trung bình bậc hai các độ lệch tương đối theo tất các chỉ tiêu của điều kiện địa chất, khai thác mỏ, so với những giá trị chuẩn của chúng Như vậy, tổng độ lệch càng nhỏ thì điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ thực tế càng ít thua kém điều kiện kỹ thuật sản xuất chuẩn, tức là điều kiện kỹ thuật sản xuất thực tế càng có hiệu quả Trong trường hợp này, sự tăng của:

ki = max min

ij ij

TH ij CH ij ij

J J

J J

i

J+1 -> max) Tính khách quan của phương pháp đánh giá tổng hợp có quan hệ với tính quan trọng khác nhau và tính cấp thiết của các chỉ tiêu về điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ đối với việc xác định mức độ khó khăn về điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ

Để đánh giá mức độ quan trọng của các chỉ tiêu có thể dùng phương pháp đánh giá chuyên gia Độ quan trọng của các chỉ tiêu được các chuyên gia cho điểm từ 0 đến 20

Các hệ số độ quan trọng quy đổi được tính theo công thức:

i n

i i

i Tb

i iq

n

n

1 1

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

Công thức để tính các chỉ tiêu tổng hợp chất lượng các điều kiện kỹ thuật sản xuất mỏ có dạng:

1 1

2 1

2 1

i i

n

i i ij Tb

n

i ij CN

ϕ

ϕ δ

Trong đó: ϕihàm hữu ích của các chỉ tiêu hiệu quả thứ i của điều kiện

THj

K )

2.3.2 Theo điều kiện kinh tế mỏ

Để đánh giá điều kiện kinh tế mỏ theo nhiều tiêu chuẩn người ta đg xây dựng phương án đánh giá Yêu cầu đánh giá các điều kiện theo nhiều tiêu chuẩn tối ưu có thể thực hiện bằng cách chia giá trị tuyệt đối của nhiều tiêu chuẩn với giá trị chuẩn:

Ki = CH

ij

TH ij

J

J

cách làm này sẽ làm cho sự lựa chọn, đánh giá không có thứ

nguyên Trong số các tiêu chuẩn tối ưu có các giá trị chuẩn, giá trị của các tiêu chuẩn sẽ tiến đến giá trị min và giá trị max J → min; CH → max

i TH

J

J

đối với các nhóm tiêu chuẩn đầu ( JTH→ min)

i chỉ rõ sự xấu đi của các tiêu chuẩn, đối với nhóm tiêu chuẩn thứ hai J ij CH → max chỉ rõ sự tốt lên của các yêu tố Dựa trên cơ sở lý thuyết tiếp nhận lời giải phức tạp và sử dụng phương pháp đánh giá trọng số và mức véc tơ, xây dựng phương pháp trung bình tổng bình phương của độ lệch trọng số Phương pháp đánh giá trọng số sẽ dẫn tới việc xác định trọng số của các giá trị của tất cả các tiêu chuẩn ở điều kiện kinh tế nào đó, so với các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn tương ứng ở điều kiện kinh tế mỏ chuẩn tốt nhất Điều kiện kinh tế mỏ chuẩn tốt nhất tương ứng với các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn tối ưu trong số tất cả các điều kiện kinh tế mỏ cần so sánh Để tính mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn, trọng số của điều kiện kinh tế mỏ bất kỳ sẽ được nhân với cái gọi là sự đánh giá có ích Trị số của các đánh giá có ích được biểu thị bằng điểm Các tiêu chuẩn không phụ thuộc lẫn nhau được cho điểm trong phạm vị ( 0 ữ 10 ) điểm, sự đánh giá có ích ( tiêu chuẩn quan trọng nhất

được cho 10 điểm, các tiêu chuẩn tiêp theo được cho điểm thấp hơn ( 10 ữ 0 ) Trên cơ sở ma trận {Jij } và đánh giá có ích, xây dựng ma trận trọng số Trọng

số của các giá trị thứ j của tiêu chuẩn thứ i Wij được xác định theo công thức:

Wij = ( 1 CH )

ij

TH ij CH ij

sánh sẽ được tiến hành với sơ đồ suy diễnđược kết cấu lý tưởng, đặc trưng bới các giá trị tốt nhất của các tiêu chuẩn

n

im ij

i i

m j

m j

ij

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

J J

2 1

2 2

22 21

1 1

12 11

CH nm

CH i

CH j CH

CH ij

J J

J J

=

Khi cộng Wi theo các cột ta sẽ tìm được sự đánh giá trong số Wj cho mỗi điều kiện kinh tế mỏ Cột có sự đánh giá trọng số lớn nhất sẽ có điều kiện kinh tế mỏ tốt nhất Phương pháp trung bình tổng bình phương của độ lệch trọng số được tiến hành theo các bước sau:

1 Các điều kiện kinh tế của các mỏ đg được xây dựng thiết kế hoặc

đang thi công sẽ là những tư liệu ban đầu Như vậy ma trận các tham số về các

điều kiện kinh tế mỏ bao gồm nhiều cột Phương pháp này sẽ cho phép khả năng xem xét bất kỳ một tính chất nào của các điều kiện kinh tế mỏ được đem

ma trận Hiển nhiên là các chỉ tiêu tối ưu cực tiểu có giá trị nhỏ (giá thành than khai thác, chi phí quy đổi đơn vị ), trong điều kiện kinh tế mỏ chuẩn

được thể hiện là các giá trị nhỏ nhất của các điều kiện kinh tế mỏ được đem so sánh các chỉ tiêu tối ưu – cực đại (năng suất lao động của công nhân khai thác, giá bán than ) trong điều kiện kinh tế mỏ chuẩn được thể hiện là các giá trị lớn nhất

3 Do các điều kiện kinh tế của các mỏ đều có thứ nguyên, vì vậy cần phải đưa chúng về dạng không thứ nguyên nhờ giá trị của độ lệch tương đối

min max

ij ij

TH ij CH ij ij

J J

J J

Trong trường hợp này, các giá trị tương đương không có thứ nguyên thu

được của các chỉ tiêu có thể cộng, trừ, nhân và chia Điều này cho phép tiến hành cộng lần lượt tất cả các chỉ tiêu riêng lẻ khác nhau và thể hiện giá trị của chỉ tiêu tổng hợp trong dạng định lượng

Sau khi tính các độ lệch tương đối theo công thức (13), mô hình ma trận

có giá trị của các chỉ tiêu sẽ được thay thế bằng mô hình ma trận của các độ lệch tương đối

nm nj n n

im ij i i

m j

m j

ij

δ δ δ δ

δ δ δ δ

δ δ δ δ

δ δ δ δ δ

, , ,

,

, , , , ,

, , , , ,

,

, ,

2 1

2 1

2 2 22 21

1 1 12 11

Để giải các bài toán thực tế trong lĩnh vực đánh giá tổng hợp các điều kiện kinh tế mỏ cần lựa chọn dạng của hàm tổng hợp KTHj một cách chuẩn xác Lựa chọn hàm số cho phép đưa các giá trị độ lệch ở bất kỳ điệu kiện độ lệch

điều kiện kinh tế mỏ về phía hàm nhiều biến và xác định trước quy luật phân

bố các độ lệch tương đối theo hàng và theo cột của ma trận Lý thuyết toán thống kê đg khẳng định nếu tổ hợp các giá trị đồng nhất phụ thuộc quy luật phân phối thì có thể lấy hàm mức trung bình làm hàm số tổng:

KTHj = ({δij} ) = 2

1

) (

∑

=

n

i ij

δ -> min

j = 1,2, m

Xác định được KTHj là véc tơ nhỏ nhất Đây cũng chính là điều kiện kinh tế mỏ tốt nhất Vì vậy chỉ tiêu tổng hợp hiệu quả của điều kiện kinh tế là tổng của giá trị trung bình bậc hai các độ lệch tương đối theo tất các chỉ tiêu của điều kiện kinh tế mỏ, so với những giá trị chuẩn của chúng Như vậy, tổng

độ lệch càng nhỏ thì điều kiện kinh tế thực tế càng ít thua kém điều kiện kinh

tế chuẩn, tức là điều kiện kinh tế mỏ thực tế càng có hiệu quả Trong trường hợp này, sự tăng của:

kij = max min

ij ij

TH ij CH ij ij

J J

J J

i

J+1 -> max) Trong tính khách quan của phương pháp đánh giá tổng hợp có quan hệ với tính quan trọng khác nhau và tính cấp thiết của các chỉ tiêu về điều kiện kinh tế mỏ đối với việc xác định mức độ khó khăn về điều kiện kinh tế mỏ Trong công thức nêu trên chưa phản ánh được tính chất cấp thiết về kinh tế của các chỉ tiêu hiệu quả riêng biệt

Để đánh giá định lượng mức độ quan trọng của các chỉ tiêu có thể dùng phương pháp đánh giá chuyên gia Độ quan trọng của các chỉ tiêu được các chuyên gia cho điểm từ 0 đến 20

Các hệ số độ quan trọng quy đổi được tính theo công thức:

i n

i i

i Tb

i iq

n

n

1 1

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

Công thức để tính các chỉ tiêu tổng hợp chất lượng các điều kiện kinh tế

mỏ có dạng:

1 1 1

2 2

i i

n

i i ij Tb

n

i ij K

ϕ

ϕ δ

Trong đó: ϕi hàm hữu ích của các chỉ tiêu hiệu quả thứ i của điều kiện

đem so sánh