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

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

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

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 được sự hỗ trợ, giúp đỡ, quan tâm, động viên từ

cơ quan và các cá nhân Luận án cũng được 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 trường 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 - Trường 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 hướng dẫn, giúp đỡ về kiến thức, tài liệu và phương 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 được 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!

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

CHƯƠNG 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 nước 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 nước 33

1.2.2 Các nghiên cứu trên thế giới 36

1.2.3 Nhận xét 39

1.3 Kết luận chương 1 40

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 41

2.1 Ảnh hưởng 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 hưởng 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 hưởng 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 chương 2 75

CHƯƠNG 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

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 cường độ khấu 116

3.6 Kết luận chương 3 116

CHƯƠNG 4 TỐI ƯU 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 Dương Huy 118

4.1.1 Hiện trạng thiết kế và tổ chức khai thác tại mỏ Dương Huy 118

4.1.2 Thực tế khai thác tại mỏ Dương Huy 122

4.1.3 Một số tồn tại trong quá trình vận hành lò chợ cơ giới hóa mỏ Dương 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 thường tại vỉa 8 mỏ Vàng Danh 143

4.4 Xây dựng mô hình tính toán tối ưu hóa cho một số lò chợ cơ giới hóa vùng Quảng Ninh 145

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 ưu 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 ưu 151

4.5.2 Nhận xét kết quả tính toán tối ưu 152

4.6 Kết luận chương 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

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tổng hợp trị số ảnh hưởng của các yếu tố đến lò chợ cơ giới hóa 53Bảng 2.2 So sánh giữa chiều cao khấu lớn và khai thác chiều cao khấu trung bình68Bảng 2.3 Tổng hợp so sánh phương pháp khai thác chia lớp, khai thác hạ trần và

khai thác vỉa dày trung bình 69Bảng 2.4 Tổng hợp so sánh giữa hệ thống khai thác cột dài theo hướng dốc và khai

thác cột dài theo phương 70Bảng 3.1 So sánh phương thức khấu than 2 chiều và một chiều 80Bảng 3.2 Công thức tính toán thời gian làm việc của chu kỳ liên tục và phương

thức làm việc khác nhau của kỹ thuật cơ giới hóa 81Bảng 3.3 Nghiên cứu lượng ra than theo trình tự hạ than khác nhau của lò chợ

CGH hạ trần than nóc tại khu vực mỏ Yanzhou – Trung Quốc 86Bảng 3.4 Kết quả phân tích bước hạ trần 86Bảng 4.1 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ cơ giới hóa vỉa 11,

Công ty than Dương Huy 121

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 dưỡng 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

Hình 1.8 Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng máy khấu ”Temp” cho vỉa dốc trên 450 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 dưỡng thiết bị ở ca 2 16

Hình 1.18 Biểu đồ tổ chức sản xuất khấu 3 ca, thời gian bảo dưỡng 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 dưới giàn dẻo 20

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 Dương 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

Hình 2.8 Hàm số lệ thuộc của ứng suất vách trực tiếp 49

Hình 2.9 Hàm số lệ thuộc của khả năng tiếp nhận áp lực của vách cơ bản 49

Hình 2.10 Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài theo phương S 50

Hình 2.11 Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều dài lò chợ L 50

Hình 2.12 Hàm số lệ thuộc của yếu tố chiều cao khấu 51

Hình 2.13 Sơ đồ kết cấu các yếu tố đánh giá 52

Hình 2.14 Sơ đồ khối lựa chọn tổ hợp thiết bị phù hợp với điều kiện địa chất – kỹ thuật 64

Hình 2.15 Sơ đồ thuật toán lựa chọn thiết bị phù hợp theo điều kiện địa chất – kỹ thuật 65

Hình 2.16 Phương pháp phân tích công nghệ cơ giới hóa theo chiều dày vỉa 67

Hình 2.17 Quan hệ kích thước phối hợp giữa các thiết bị tại lò chợ 71

Hình 2.18 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất khi gặp tác động tiêu cực 74

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình khấu than một chiều khấu mở luồng một đầu lò chợ của máy khấu 77

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình khấu than hai chiều khấu tạo khám đầu lò chợ 79

Hình 3.3 Hình dạng cấu trúc tổ chức sản xuất khi khấu than một chiều và hai chiều 88

Hình 3.4 Hình dạng cấu trúc tổ chức sản xuất khi khai thác cơ giới hóa hạ trần 89

Hình 3.5 Sơ đồ khối tương tác trong không gian giữa các tổ hợp thiết bị cơ giới hóa 92 Hình 3.6 Sơ đồ khối mối quan hệ logic của nội dung nghiên cứu 95

Hình 3.7 Mô hình cấu trúc hoạt động của tổ hợp thiết bị khấu – chống trong lò chợ (máng cào phải hoạt động theo hai thiết bị trên) 96

Hình 3.8 Sơ đồ một số cấu trúc quy trình làm việc của chu kỳ khai thác điển hình 97

Hình 3.9 Sơ đồ mạng “điểm nút tuần hoàn” khi khấu không hạ trần 97

Hình 3.10 Cấu trúc quy trình làm việc của lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc ngược chiều khấu 99

Hình 3.11 Cấu trúc quy trình làm việc của lò chợ cơ giới hóa hạ trần than nóc từ giữa lò chợ 99

Hình 3.12 Mô hình “điểm nút tuần hoàn” khi khấu hạ trần than nóc 100

Hình 3.13 Phân bố trạng thái của cấu trúc tổ chức sản xuất 106

Hình 3.14 Sơ đồ thuật toán cơ sở thực hiện tính thời gian hiệu quả trong khai thác 108

Hình 3.15 Thuật toán chi tiết tính thời gian hiệu quả của cấu trúc tổ chức sản xuất 109

Hình 4.1 Sơ đồ đường lò khu vực lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, Công ty than Dương Huy 118

Hình 4.2 Tổ hợp thiết bị cơ giới hóa sử dụng trong lò chợ TT-11-5 120

Hình 4.3 Biểu đồ tổ chức khai thác theo thiết kế mỏ Dương Huy 120

Hình 4.4 Biểu đồ tổ chức thực tế khai thác tại mỏ Dương Huy 121

Hình 4.5 Biểu đồ tổ chức theo thiết kế mỏ vỉa 11 mỏ Hà Lầm 132

Hình 4.6 Biểu đồ thực tế tổ chức sản xuất tại vỉa 11 mỏ Hà Lầm 133

Hình 4.7 Tổ hợp thiết bị cơ giới hóa sử dụng trong lò chợ 7-2.1 134

Hình 4.8 Biểu đồ tổ chức khai thác theo thiết kế của lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm 134 Hình 4.9 Biểu đồ tổ chức thực tế khai thác của lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm 135

Hình 4.10 Biểu đồ tổ chức chu kỳ tại lò chợ cơ giới hóa 7-3.1 trong điều kiện trụ nổi mặt gương khai thác 140

Hình 4.11 Hiện tượng sóng kênh 142

Hình 4.12 Mô hình truyền sóng phản xạ trong lớp than 142

Hình 4.13 Vị trí của đứt gãy F3 (đường chấm xanh) theo số liệu địa chấn, đường màu đỏ là vị trí đứt gãy xác định theo tài liệu địa chất tại vỉa số 8 mỏ than Vàng Danh Quảng Ninh 143

Hình 4.14 Hình dạng mô phỏng 3D của khối dị thường đo địa chấn sóng kênh 144

Hình 4.15 Mô phỏng vị trí các trạm đo để phát hiện các nguy cơ tiềm ẩn khi khai thác lò chợ cơ giới hóa 144

Hình 4.16 Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các yếu tố bất lợi trong lò chợ cơ giới hóa không hạ trần 146

Hình 4.17 Mô hình cấu trúc tổ chức sản xuất khi tính đến các yếu tố bất lợi cho lò chợ hạ trần 146

Hình 4.18 Mô hình dự báo sự thay đổi điều kiện địa chất cục bộ trong quá trình khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ 147

Hình 4.19 Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ nổi

tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ) 148Hình 4.20 Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ nổi

tại 1 vị trí (chiếm khoảng 20% tổng chiều dài lò chợ) 148Hình 4.21 Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ nổi

tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ) 149Hình 4.22 Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp trụ nổi

tại 2 vị trí (chiếm khoảng 50% tổng chiều dài lò chợ) 149Hình 4.23 Biểu đồ tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp bị lún

nền khu vực phía chân lò chợ 150Hình 4.24 Biểu đồ bố trí nhân lực cho lò chợ cơ giới hóa trong trường hợp bị lún

nền khu vực phía chân lò chợ 151

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Hiện nay cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế đất nước trên 6%/năm, nhu cầu về năng lượng rất lớn, trong đó nguồn năng lượng từ than đá có một tỉ trọng không hề nhỏ chiếm tới 18,2% Sản lượng than thương phẩm sản xuất trong toàn ngành đến năm 2020 dự kiến đạt từ 47 đến 50 triệu tấn; 51 đến 54 triệu tấn vào năm

2025 và 55 đến 57 triệu tấn vào năm 2030 Để đảm bảo phát triển bền vững, một trong những yếu tố quan trọng là tăng năng suất lao động, giảm tối đa số công nhân trực tiếp làm việc trong hầm lò Trong bối cảnh yêu cầu về sản lượng khai thác than hầm lò ngày càng nâng cao, số lượng công nhân khai thác hầm lò có chiều hướng suy giảm do dịch chuyển sang các loại hình kinh tế khác Vì vậy, việc đầu tư cơ giới hóa (CGH) trong khai thác than là đích phải đến, là sự bảo đảm cho việc phát triển lâu dài, mang tính chiến lược của toàn ngành than Mặc dù công tác CGH khai thác đã đạt được một số thành tựu, nhưng sản lượng than khai thác CGH hàng năm vẫn chưa cao: năm 2013 đạt 73,8% kế hoạch; năm 2014 đạt 51,3%; năm 2015 đạt 61,4% Tổng số

có 11 dây chuyền CGH đã được đầu tư áp dụng trong Tập đoàn than khoáng sản, tuy nhiên đến thời điểm hiện nay chỉ c n 06 dây chuyền hoạt động

Vai trò của cấu trúc tổ chức sản xuất là điều tiết các hoạt động khai thác nhằm đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất Trên thế giới đã có nhiều nhà khoa học công bố công trình đặt nền móng nghiên cứu về vấn đề cấu trúc tổ chức sản xuất kể đến như W Lorsch (Đại học Havard); Tu Shihao, Zhang Chiming, Liu Changyou (Đại học Công nghệ mỏ Trung Quốc); Edyta Brzychczy (Đại học công nghệ Czech); L Plümer (CHLB Đức); Snopkowski (Đại học công nghệ AGH, Ba Lan) và nhiều tác giả khác Tuy nhiên cũng chưa có công trình nào nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất cho các lò chợ CGH vùng Quảng Ninh

Từ thực tế áp dụng công nghệ khai thác CGH tại vùng Quảng Ninh từ năm

1978 đến nay, ở trong nước chủ yếu tập trung vào các nghiên cứu đánh giá về mặt

kỹ thuật, điều kiện áp dụng, nghiên cứu cho điều kiện kỹ thuật cụ thể và một phần hiệu quả kinh tế … các nhà khoa học như Trần Văn Huỳnh, Trần Xuân Hà, Trần Văn

Thanh (Đại học Mỏ - Địa chất); Phùng Mạnh Đắc, Trương Đức Dư, Nguyễn Anh Tuấn (Viện Khoa học công nghệ Mỏ) và nhiều nhà khoa học khác như Lê Như Hùng, Ninh Quang Thành, Đỗ Mạnh Phong đã có những nghiên cứu nền móng trong lĩnh vực CGH lò chợ vùng Quảng Ninh

Khoảng 5 năm gần đây, khi ngành mỏ đã tích lũy được bề dày kinh nghiệm

sử dụng công nghệ CGH, thấy rằng những yếu tố tiềm ẩn gây gián đoạn sản xuất là nguyên nhân chính dẫn đến hiệu quả của các lò chợ này chưa đạt được như kỳ vọng Tổng kết những thuận lợi, khó khăn và chưa thành công khi triển khai công nghệ CGH trong điều kiện vùng mỏ Quảng Ninh đã chỉ ra khoảng trống lớn về tổ chức sản xuất cần được nghiên cứu cụ thể

Chính vì vậy 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” là rất cấp thiết nhằm cung cấp công cụ cho các nhà lãnh

đạo, điều hành, giám sát tổ chức sản xuất ở lò chợ CGH và đáp ứng yêu cầu về phát triển bền vững ngành sản xuất khai thác than vùng Quảng Ninh, thiết thực phục vụ Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030

2 Mục tiêu của đề tài

2.1 Tìm ra được phương pháp xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất đáp ứng yêu cầu nâng cao tính liên tục trong quá trình sản xuất phù hợp với điều kiện cụ thể các lò chợ CGH vùng Quảng Ninh

2.2 Hợp lý hóa cấu trúc tổ chức sản xuất để có được biểu đồ tổ chức chu kỳ sát với điều kiện thực tế có hiệu quả

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu: Các thành phần cơ bản trong cấu trúc tổ chức sản

xuất lò chợ CGH

3.2 Phạm vi nghiên cứu: Lò chợ CGH đồng bộ hạ trần và không hạ trần

vùng Quảng Ninh

4 Nội dung nghiên cứu

4.1 Nghiên cứu một số mô hình tổ chức sản xuất trong nước và trên thế giới

4.2 Nghiên cứu cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH theo điều kiện địa chất mỏ, kỹ thuật công nghệ

4.3 Nghiên cứu xây dựng mô hình không gian các công đoạn khai thác và xác định thời gian làm việc hiệu quả của cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ CGH

4.4 Tối ưu hóa cấu trúc tổ chức sản xuất cho một số lò chợ CGH vùng Quảng Ninh

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu vận dụng các lý thuyết về

độ tin cậy, lý thuyết chuỗi, phương pháp quy nạp, phương pháp diễn dịch

- Phương pháp tổng hợp số liệu thống kê thực địa: Thông qua số liệu có được trong quá trình quan sát, thống kê trực tiếp tại các gương l CGH từ đó tổng hợp số liệu và so sánh với kết quả lý thuyết;

- Phương pháp mô hình sơ đồ khối và phương pháp đồ thị;

- Phương pháp đánh giá tổng hợp tập mờ Fuzzy method;

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.1 Ý nghĩa khoa học

Phương pháp luận khoa học, logic kết nối các công tác sản xuất rời rạc khác nhau thành cấu trúc tổ chức sản xuất mang tính chủ động liên tục và linh hoạt phù hợp với điều kiện thực tế khai thác lò chợ CGH vùng Quảng Ninh

7 Những điểm mới của luận án

7.1 Trạng thái lò chợ dưới tác động của các điều kiện kỹ thuật, công nghệ, điều kiện địa chất mỏ được xác định thông qua 16 tham số thời gian Trong đó,

ánh sự tương thích của cấu trúc tổ chức sản xuất với sự biến động của các yếu tố địa

chất, kỹ thuật mỏ Chỉ số cường độ khấu than và hệ số lệch chuẩn cho phép điều tiết

tốc độ làm việc của các tổ hợp thiết bị trong lò chợ, cụ thể ở mỏ Hà Lầm vỉa 11 là

KLC = 0,87; vỉa 7 KLC = 0,88; lò chợ vỉa 11 mỏ Dương Huy KLC = 0,78

7.2 Xác lập mô hình chuyển đổi trạng thái làm việc của cấu trúc tổ chức sản

xuất và xác lập biểu đồ tổ chức sản xuất cho điều kiện lò chợ gặp trụ đá, điều kiện

có lún nền trong lò chợ thực tế sản xuất tại Quảng Ninh

8 Luận điểm khoa học

- Các điều kiện tự nhiên là yếu tố khách quan không thay đổi, do đó các điều

kiện kỹ thuật, công nghệ được lựa chọn phải tương thích với điều kiện địa chất mỏ

Mức độ phức tạp của địa chất mỏ, khả năng vận hành của tổ hợp thiết bị lò chợ

quyết định diện mạo của cấu trúc tổ chức sản xuất Khi mức độ phức tạp vượt qua

khả năng tự điều chỉnh của cấu trúc tổ chức, phải kích hoạt các giải pháp sửa

chữa, phục hồi để đưa l chợ về trạng thái hoạt động bình thường

- Cường độ khấu than trong lò chợ và hệ số lệch chuẩn thời gian là chỉ số

quan trọng để phản ánh sự tương thích của cấu trúc tổ chức sản xuất với sự biến

động của các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ

9 Cấu trúc của luận án

Chương 1 Tổng quan các nghiên cứu về cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ

giới hóa đồng bộ

Chương 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố địa chất mỏ và kỹ thuật

công nghệ tới cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa

Chương 3 Nghiên cứu xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất cho lò chợ cơ

giới hóa

Chương 4 Tối ưu 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 ưu một số lò chợ cơ giới hóa đồng bộ vùng Quảng Ninh

CHƯƠNG 1 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 người với thiết bị, chỉ huy công ty, công trường 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 lượng cao, vai trò của tổ chức sản xuất là điều tiết các hoạt động khai thác để có hiệu quả nhất [1, 15]

1.1 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 được 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)

1.1.1 Một số mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trên thế giới

1.1.1.1 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

Lò chợ CGH không thu hồi than thường được 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 phương pháp chia lớp, trong đó mỗi lớp khấu sẽ được coi như một vỉa có chiều dày trung bình Một số trường hợp đặc biệt sử dụng công nghệ CGH khấu vỉa siêu cao lên tới 7,3m như mỏ Đại Đồng, Trung Quốc

Mô hình tổ chức sản xuất đối với các lò chợ CGH không hạ trần được 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 được 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

nhau, tuy nhiên về cơ bản có thể chia thành 04 ca đều nhau với thời gian 06 tiếng/ca Tùy thuộc vào khối lượng công việc của từng ca làm việc để bố trí số lượng nhân công lao động tương ứng Tiêu biểu cho mô hình tổ chức này thường là sản xuất tập trung vào 03 ca đầu và ca thứ 4 dùng để kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị (hình 1.1)

Hình 1.1 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 dưỡng thiết bị Trình tự làm việc được thực hiện liên tục, tuy nhiên, trên thực tế thường phải mất một khoảng thời gian nhất định dành cho công tác giao ca và di chuyển từ ngoài mặt bằng vào gương 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 được thực hiện khấu liên tục, ca 4 mới tiến hành bảo dưỡng sửa chữa thiết bị Như 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 hướng dốc 135m, chiều dài theo phương 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

khấu để kết thúc các công tác đi kèm Như vậy, tổng thời gian để hoàn chỉnh 01 luồng khấu mất khoảng 104 phút Công tác khấu chống thường kỳ được tiến hành trong 03 ca đầu có thể thực hiện được 08 luồng khấu

Hình 1.2 Biểu đồ tổ chức sản xuất tại vỉa 14 mỏ Xinzhou Yao – Trung Quốc

Một trường hợp khác, công tác kiểm tra, bảo dưỡng 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 như hình 1.3

Hình 1.3 Biều đồ tổ chức sản xuất khấu 2 ca, bảo dưỡng thiết bị ca thứ 3 và tiếp

tục khấu vào ca 4

Khác với mô hình tổ chức sản xuất 06 tiếng/ca được áp dụng tại các lò chợ Trung Quốc, thời gian trước đây, tại các nước thuộc SNG có xu hướng xây dựng

mô hình tổ chức 04 ca/ngày-đêm nhưng 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 dưỡng 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 1.4)

Hình 1.4 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 được chia thành 3 ca khấu, mỗi ca kéo dài 7 tiếng tương ứng với 2 luồng khấu/ca, năng suất lò chợ 1.000 T/ngày-đêm Công tác kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị được được 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 lượng 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 sản lượng 1.340 T/ngày-đêm (hình 1.5)

Hình 1.5 Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp KM-87

Ở các mô hình tổ chức đã xem xét ở hình 1.4 và 1.5, công tác khấu khám được 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 như kéo dài trong suốt ca sản xuất Trong một số trường hợp có thể khấu khám vượt trước ở một phía đầu lò chợ, tiến độ tối thiểu bằng 2 lần chiều rộng luồng khấu (hình 1.6)

Hình 1.6 Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 1MK

Thông thường, máy khấu có thể hoạt động cả 2 chiều đi lên và đi xuống, máng cào và vì chống cần phải di chuyển tương thích với hướng di chuyển của máy khấu (xem các hình từ 1.1 đến 1.6) Tuy nhiên, nếu máy khấu than được thiết kế để khấu 01 chiều, công tác tổ chức khấu khi sử dụng tổ hợp thiết bị này chỉ được thực hiện theo chiều từ dưới 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 dưới, khoảng cách giữa máng cào và máy khấu phải đảm bảo các yêu cầu về mặt kỹ thuật – an toàn Ví dụ như máy khấu KSh-1kg

và tổ hợp thiết bị 11MK (hình 1.7) Đây là điểm khác biệt chính giữa mô hình tổ chức sản xuất khấu than 1 chiều và khấu than 2 chiều

Hình 1.7 Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng tổ hợp 11MK

Hình thức khấu than 01 chiều cũng được áp dụng thường 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 được thể hiện trên hình 1.8

Hình 1.8 Biểu đồ tổ chức sản xuất sử dụng máy khấu ”Temp” cho vỉa dốc trên 45 0

Theo hình 1.8, hai ca đầu thực hiện công tác khấu than, ca 3 bảo dưỡng thiết

bị, ca 4 nghỉ ba tiếng để thực hiện các công tác khác ngoài khu vực khai thác Mô hình này có nhược điểm là sản xuất không liên tục, lãng phí thời gian làm việc trong gương

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 dưỡng thiết bị ở ca 3 (hình 1.9)

Hình 1.9 Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp KM-87D

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 được 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)

Hình 1.10 Vì chống cơ khí hóa KGĐ

Trong ca khấu than, ở phần gương 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 dưới 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 hướng cáp kéo máy, khấu trụ than còn sót lại do máy không lấy hết được và tiến hành thả máy Sau khi đưa máy vào buồng khấu phía dưới, cần dựng hàng cột gỗ sát vào đoạn vì chống dưới cùng Sau đó bắt đầu di chuyển lần lượt từng đoạn vì chống, từ dưới lên trên (hình 1.11)

Hình 1.11 Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ dùng tổ hợp KGĐ

Khi khấu theo hướng dốc, có thể sử dụng tổ hợp thiết bị Asa làm ví dụ Vì

chống ASa bao gồm giàn chống thủy lực cơ khí hóa kiểu đỡ-chắn, máy khấu và các thiết bị phụ trợ khác (hình 1.12)

Tất cả các công tác lò chợ dùng giàn chống ASa được thực hiện bởi đội thợ toàn năng theo ca hoặc theo ngày đêm Trong ca khấu than có 01 công nhân điều khiển tổ hợp (ca trưởng) và 02 thợ phụ đi cùng, 02 công nhân chuyên dựng hàng cột

gỗ ở đầu lò chợ, 02 công nhân chuyên tháo và củng cố vì chống ở họng sáo tháo than, 01 thợ cơ điện trực ca Việc lắp ráp và tháo dỡ giàn chống trong khu khai thác

do một đội thợ chuyên môn gồm 15 người đảm nhận

Hình 1.12 Tổ hợp ASa trong lò chợ cơ giới hóa

1 – thùng skíp cấp vật liệu; 2 – trạm bơm dầu; 3 – máy bào-cào; 4 – đoạn giàn chống; 5 – kích thuỷ lực lắc; 6 – kích thuỷ lực đẩy; 7 – thanh cào gắn răng cắt

Thứ tự thực hiện một chu kỳ khấu than của tổ hợp ASa được tiến hành như sau: ở vị trí xuất phát, các đoạn giàn chống tựa lên gương l , c n máy bào-cào được nâng lên phía vách Bằng các kích thủy lực đẩy, máy bào-cào khấu than, tạo thành rạch sát ở vách, sâu bằng bước đẩy của kích là 0,7m Sau đó, bằng các kích thủy lực lắc máy bào-cào được đưa dần về phía trụ, khấu cả phần than còn lại Việc cuối cùng của chu kỳ là hạ giàn

Trước khi hạ giàn, máy bào-cào được nâng lên mức cao nhất sát về vách và các kích thủy lực đẩy co lại hoàn toàn Sau đó, dỡ tải từ từ cho các cột thủy lực của các đoạn giàn Giàn chống sẽ di chuyển xuống dưới cho đến khi tựa vào gương than Sau đó, các đoạn giàn được chất tải trở lại nhờ áp suất của hệ thống thủy lực 16÷18 MPa Trong khi hạ giàn, các công nhân làm việc ở họng sáo đầu lò chợ phải tạm lánh lên lò dọc vỉa thông gió hoặc nấp vào dưới giàn chống

Sau khi hạ giàn xong, các công nhân điều khiển tổ hợp phải kiểm tra kỹ lưỡng trạng thái gương l và các thiết bị, cũng như trạng thái của vách và trụ Đến đây có thể bắt đầu một chu kỳ khấu than tiếp theo

Biểu đồ tổ chức công tác lò chợ được trình bày trên hình 1.13

Hình 1.13 Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng tổ hợp Asa

Để khai thác các vỉa than dày, dốc thoải, có thể sử dụng tổ hợp thiết bị với

vì chống cơ khí hóa KTU của SNG Phương pháp khai thác ở đây được chia làm 02 giai đoạn: khấu sát vách và khấu lớp trụ thu hồi than lớp giữa

Công nghệ khấu than ở lớp sát vách cơ bản giống với công nghệ khấu than ở các vỉa mỏng và dày trung bình Sự khác biệt là có thêm việc lát giàn dẻo trên nền

lò chợ trước khi phá hỏa đá vách

Trong lò chợ lớp sát vách, do các quá trình công nghệ phức tạp và nặng nhọc, cho nên tiến độ của gương thường không vượt quá 1÷1,5m Biểu đồ tổ chức công tác ở lớp lắp ráp được thể hiện trên hình 1.14

Hình 1.14 Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ cơ giới hóa sử dụng tổ hợp KTU

Phối hợp với vì chống KTU là loại vì chống AMS dùng cho lớp đầu Tổ hợp này bao gồm: vì chống cơ khí hóa kiểu đỡ-chắn, máy liên hợp khấu than, máng cào

lò chợ, máy đan giàn dẻo và các loại thiết bị khác

Sử dụng vì chống AMS khấu than theo chiều dốc xuống của vỉa, khấu một cột than rộng 37m Trong quá trình di chuyển, phải lát trên nền của lớp một giàn dẻo, ngăn cách khối than còn lại của vỉa với đá phá hỏa (hình 1.15)

Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ khấu vỉa dày, dốc thoải sử dụng vì chống KTU-AMS

Khi điều kiện khai thác thuận lợi, có thể linh hoạt gia tăng thời gian khấu than và bố trí thời gian bảo dƣỡng hợp lý

Hình 1.16 Biểu đồ tổ chức sản xuất theo ca 8 tiếng

Trên hình 1.16 đƣợc thiết kế 3 ca khấu 7 luồng, bảo dƣỡng 6 tiếng Công tác kiểm tra, bão dƣỡng thiết bị cũng không nhất thiết phải bố trí ở ca 3 Ở trên hình 1.17 thể hiện mô hình tổ chức sản xuất ở một lò chợ CGH có chiều dài 80m, khấu than ca 1, bảo dƣỡng thiết bị ở ca 2 rồi khấu chống tiếp ở ca 3

Hình 1.17 Biểu đồ tổ chức sản xuất theo ca 8 tiếng, bảo dưỡng thiết bị ở ca 2

Từ hình 1.16 và 1.17 thấy rằng hiệu quả của mô hình 1.16 cao hơn mô hình 1.17 Tuy nhiên đ i hỏi người thợ cơ điện phải có tay nghề cao mới có được hiệu quả như kỳ vọng, nếu không thì sẽ phản tác dụng

Mô hình tổ chức sản xuất 1 ca 1 chu kỳ, thực hiện khấu và bảo dưỡng ngay trong ca (hình 1.18)

Hình 1.18 Biểu đồ tổ chức sản xuất khấu 3 ca, thời gian bảo dưỡng cuối mỗi ca 1.1.1.2 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần

Sự khác biệt giữa hai loại hình công nghệ CGH hạ trần và không hạ trần là nằm ở công tác thu hồi phần than trên nóc mà máy khấu không thể khấu hết [35] Công tác thu hồi chiếm tỉ trọng thời gian tương đối lớn trong tổng thể chu kì sản xuất Thời gian thu hồi phụ thuộc vào cách thức tổ chức thu hồi

Hiện nay, đối với các vỉa than dày, dốc thoải thường có xu hướng sử dụng phương pháp khai thác lớp trụ, hạ trần thu hồi than phía trên Phương pháp này phát triển mạnh mẽ và rất thành công ở Trung Quốc [60]

Tùy thuộc vào điều kiện địa chất khác nhau, hiệu quả của công tác hạ trần thu hồi than cũng khác nhau Sản lượng thu hồi than phụ thuộc nhiều vào chiều dày lớp than hạ trần, cách thức thu hồi và bước thu hồi Bước thu hồi có thể được lấy bằng bước khấu (hình 1.19) hoặc 02 lần bước khấu (hình 1.20)

Hình 1.19 Biểu đồ tổ chức sản xuất áp dụng 4 ca 6 tiếng khấu 1 luồng, 1 luồng

đá vách sập đổ sớm Chính vì thế, cần phải tính toán chính xác khối lượng than hạ trần để xây dựng biểu đồ tổ chức sản xuất hợp lý, tránh hiện tượng gây ách tắc sản xuất và thời gian thu hồi than quá lớn, ảnh hưởng tới các công đoạn sản xuất khác

a) Mô hình tổ chức sản xuất 04 ca/ngày-đêm

Trên hình 1.21 là biểu đồ tổ chức sản xuất tại một lò chợ 8014, cánh Nam

mỏ Hulugou, Trung Quốc sử dụng công nghệ khấu than hạ trần với tỷ lệ 01 luồng khấu : 01 luồng hạ trần Chiều dài lò chợ là 200m đƣợc chia thành 04 ca (kíp) sản xuất trong 01 ngày đêm bao gồm 03 kíp khấu + hạ trần và 01 kíp bảo dƣỡng, tiến độ khấu là 06 luồng/ngày-đêm

Hình 1.21 Biểu đồ tổ chức chu kì lò chợ 8104 cánh Nam mỏ HuLuGou –

Tổ hợp thiết bị sử dụng bao gồm máy khấu 2K-52C, máng cào SKT-64 và vì chống KTU-3m Công tác tổ chức sản xuất đƣợc bố trí khấu trong 2 ca đầu, hạ trần thu hồi than ở ca thứ 3 Tuy nhiên, công tác thu hồi than ở đây đƣợc hỗ trợ bằng

công tác khoan nổ mìn hạ trần ở cuối ca thứ 2 Công tác bảo dưỡng thiết bị cũng được tiến hành từ giữa ca thứ 3 và kéo dài đến hết ca 4

Hình 1.22 Biểu đồ tổ chức công tác trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần sử dụng vì

chống KTU b) Mô hình tổ chức sản xuất 03 ca/ngày-đêm

Cũng sử dụng vì chống KTU, mô hình tổ chức sản xuất khi bố trí theo hình thức 03 ca/ngày-đêm được thể hiện trên hình 1.23 Trong trường hợp này, công tác khấu than tập trung ở ca 1, ca 2 thực hiện công tác khoan nổ mìn hạ trần thu hồi than, ca còn lại sử dụng để kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị

Hình 1.23 Biểu đồ tổ chức sản xuất trong lò chợ dùng vì chống cơ khí KTU-3M

dưới giàn dẻo

Hình 1.24 Biểu đồ tổ chức chu kì lò chợ 8402 mỏ than XiShui – Trung Quốc

Sự khác biệt lớn giữa mô hình tổ chức sản xuất của các lò chợ ở Trung Quốc đối với các lò chợ ở các nước SNG (Liên Xô cũ) nằm ở thời gian tiến hành quá trình thu hồi than hạ trần Đối với các lò chợ ở các nước SNG trước đây, công tác thu hồi than hạ trần được tiến hành sau khi công tác khấu luồng hoàn chỉnh, tức là công tác thu hồi tách biệt hoàn toàn với công tác khấu (hình 1.23) Còn ở các lò chợ CGH hạ trần của Trung Quốc, công tác thu hồi được thiết kế liền sau công tác khấu luồng, tức là tại cùng một thời điểm, việc khấu than bằng máy khấu

và thu hồi than được thực hiện đồng thời ở các vị trí cách nhau một khoảng cách

an toàn (hình 1.24)

Cách bố trí 02 ca sản xuất + 01 ca bảo dưỡng cũng là cách bố trí điển hình đối với các lò chợ CGH loại này nói chung Tùy thuộc vào điều kiện thực tế sản xuất, có thể bố trí khối lượng và thời gian thực hiện các công việc trong một chu kỳ

lò chợ

Hình 1.25 Biểu đồ đồ tổ chức sản xuất áp dụng tại lò chợ 8104 cánh Nam mỏ

HuLuGou – Trung Quốc

Theo hình 1.25 biểu đồ tổ chức lò chợ 8104 cho thấy thời gian các ca không đồng đều Ca 1 thực hiện khấu than 8 tiếng, ca 2 bảo thực hiện bảo dưỡng 6 tiếng,

ca 3 thực hiện khấu than liên tục 10 tiếng

1.1.1.3 Nhận xét

1 Công tác tổ chức sản xuất ở các lò chợ CGH trên thế giới có thể chia thành 02 mô hình tổ chức: 03 ca/ngày-đêm và 04 ca/ngày-đêm Trong trường hợp thuận lợi có thể tiến hành khấu nhiều ca liên tục hoặc khấu nhiều giờ liên tục Các

ca sản xuất có thể bố trí đều hoặc không đều nhau, tùy thuộc vào thời gian bảo dưỡng thiết bị Điều này sẽ tăng tính linh hoạt và nâng cao hiệu quả cho mô hình

tổ chức sản xuất

2 Sự khác biệt về thời gian tổ chức chu kỳ hay bố trí nhân lực sản xuất giữa các lò chợ CGH chủ yếu ở công tác khấu khám và thu hồi than hạ trần Tùy vào điều kiện khai thác cụ thể mà điều tiết thời gian các công đoạn khác nhau

1.1.2 Một số mô hình tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa đồng bộ trong nước

Để đảm bảo an ninh năng lượng cũng như yêu cầu gia tăng sản lượng, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đã áp dụng thử nghiệm và từng

bước triển khai áp dụng công nghệ CGH vào sản xuất Mặc dù công nghệ CGH khai thác than đã được bắt đầu áp dụng từ những năm 1978 nhưng quá trình không diễn

ra liên tục So với các nước có ngành công nghiệp sản xuất than tiên tiến khác, nước

ta vẫn đi chậm hơn, chủ yếu là kế thừa có điều chỉnh để phù hợp với thực tế sản xuất vùng Quảng Ninh [7-9, 21, 22]

1.1.2.1 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa không hạ trần

Để khai thác vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc thoải và nghiêng, tại

mỏ Ngã Hai, Công ty than Quang Hanh đã áp dụng CGH trong khai thác lò chợ với

vì chống kiểu đỡ chắn ZQY3600/12/28 kết hợp với máy khấu than MG132/320-W (hình 1.26) [10]

Khu vực lò chợ áp dụng có chiều dày vỉa trung bình 2,4m, góc dốc trung bình 180 với chiều dài lò chợ trung bình là 78m Công suất thiết kế của lò chợ là 180.000 T/năm Công tác tổ chức sản xuất ở lò chợ được bố trí như sau (hình 1.27):

Lò chợ tiến hành khai thác với chu kỳ khấu than 02 luồng/01 chu kỳ/01 ca Mỗi chu

kỳ được bắt đầu với công tác khấu khám phía chân lò chợ, chiều dài khám 35m Tổng số lượng lao động trong 01 ca (01 chu kỳ) là 22 người, trong đó số lao động trực tiếp liên quan đến công tác điều khiển máy khấu và di chuyển vì chống lò chợ

là 06 người

Hình 1.26 Tổ hợp thiết bị CGH áp dụng tại mỏ Ngã Hai, Công ty than Quang Hanh

a - Dàn tự hành ZQY3600/12/28; b - máy khấu MG132/320-W

Hình 1.27 Biểu đồ tổ chức chu kỳ và bố trí nhân lực tại mỏ Ngã Hai - Công ty than

Quang Hanh

Với biểu đồ tổ chức sản xuất như trên mỏ Ngã Hai thực hiện 3 ca 3 chu kỳ, khối lượng công việc các chu kỳ thực hiện như nhau Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất xảy ra hiện tượng lượng lao động trực tiếp của các ca sản xuất không đồng đều, đặc biệt ca 3 thường có sự sụt giảm đáng kể đối với ca 1 và ca 2

Đối với lò chợ CGH của Công ty than Dương Huy, được thiết kế cho vỉa than có chiều dày trung bình 3,4m, góc dốc < 350, chiều dài của lò chợ 150m, công suất thiết kế 600.000 T/năm Tổ chức sản xuất cho lò chợ này thiết kế làm việc 3 ca/ngày-đêm, ca 1, ca 2 và nửa đầu ca 3 thực hiện công tác khấu than, bảo dưỡng vào nửa cuối ca 3 (hình 1.28)

Hình 1.28 Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lò chợ cơ giới hóa Công ty than Dương Huy

Đối với vỉa than dốc nghiêng-đứng và dốc đứng, sử dụng tổ hợp 2ANSH tại

khu mỏ Tràng Khê, Công ty than Hồng Thái vào năm 2008 Khu vực áp dụng là vỉa than có chiều dày trung bình 1,8m với góc dốc trung bình lên đến 500 Chiều dài gương l chợ của 01 cột khấu là 60m, theo hướng dốc là 190m Công suất thiết kế của lò chợ đạt 250.000 T/năm Công tác tổ chức sản xuất được sắp xếp 01 chu kỳ/01 ngày-đêm (hình 1.29), ca I và ca II khấu than, còn ca III bảo dưỡng thiết bị và xếp cũi lợn tăng cường ở lò chuẩn bị

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

7

CC CC CC CC CC CC

CC CC CC CC CC CC

CC CC CC CC CC CC

Chi?u dài (m) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6

Công tác khấu, di chuyển dàn chống trong mỗi ca được đảm nhiệm bởi 02 công nhân (hình 1.30) Ngoài ra, trong gương l chợ c n có 2 công nhân thường trực làm nhiệm vụ sửa gương l chợ Như vậy, lao động trực tiếp trong lò chợ chỉ là

4 người trong tổng số 14 lao động được sắp xếp mỗi ca

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 1.1.2.2 Mô hình tổ chức sản xuất trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần

Như đã nói ở trên (mục 1.1.2), đối với các vỉa than dày xu hướng chung của các nước có nền công nghiệp sản xuất than tiên tiến là khấu lớp trụ hạ trần than nóc [16, 23] Phương pháp này cho phép giảm khối lượng đào l chuẩn bị Tại vùng than Quảng Ninh, phương pháp này khá phổ biến, đối với lò chợ CGH hạ trần than nóc có thể dùng 1 máng cào hoặc 2 máng cào Nếu sử dụng 2 máng cào thì máng cào trước có nhiệm vụ dẫn hướng và vận chuyển than do máy khấu khấu ra, máng cào sau thực hiện vận chuyển than hạ trần

Tổ hợp thiết bị chỉ có 01 máng cào vừa phục vụ công tác khấu than, vừa phục vụ công tác thu hồi than đã được áp dụng tại Công ty than Nam Mẫu và Công

ty than Vàng Danh [6] Đối với Công ty than Nam Mẫu, tại đây sử dụng dàn tự hành VINAALTA 2.0/3.15 và máy khấu than MB 12-2 V2P/R-450E (hình 1.31) để

khai thỏc lũ chợ cú chiều dài trung bỡnh 102m trong khu vực vỉa cú chiều dày 6,7m

và gúc dốc trung bỡnh 160 Cụng suất lũ chợ theo thiết kế đạt 600.000 T/năm

Hỡnh 1.31 Tổ hợp thiết bị sử dụng tại lũ chợ cơ giới húa Cụng ty than Nam Mẫu

Cụng tỏc tổ chức sản xuất được bố trớ 02 luồng khấu/ 01 chu kỳ/ 02 ca (hỡnh 1.32) Như vậy, trong 01 ngày-đờm sẽ tiến hành được 03 luồng khấu Trong mỗi chu kỳ, cụng tỏc thu hồi than hạ trần chiếm khoảng thời gian tương đối lớn do than thu hồi phải thỏo qua cửa thỏo than lưng vỡ chống xuống mỏng cào phớa trước gương Điều này gõy khú khăn cho cụng tỏc tổ chức sản xuất và khụng thật sự mang lại hiệu quả cao Tổng lao động bố trớ mỗi ca là 37 người (hỡnh 1.33), trong đú tập trung chủ yếu vào cụng tỏc thu hồi than, đẩy mỏng cào và di chuyển vỡ chống

Hỡnh 1.32 Biểu đồ tổ chức sản xuất tại lũ chợ cơ giới húa Cụng ty than Nam Mẫu

3 Vận hành máy, khấu g-ơng lò chợ

9

Thu hồi vì chống lò song song +160

Kiểm tra, bảo d-ỡng đồng bộ thiết bị

8 13 16 17 18 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6

10

Di chuyển cầu chuyển tải

Chống gia c-ờng lò chuẩn bị

11