Xây dựng mô hình điểm nút xác định các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp tính thời gian làm việc hiệu quả trong cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ cơ giới hóa

Nội dung của bài viết xác định mức độ ảnh hưởng của các yếu tố địa chất mỏ đến lò chợ CGH dựa trên quá trình phân tích theo trọng số và theo thứ bậc để xác định ra mức độ quan trọng của các yếu tố mỏ địa chất đến lò chợ cơ giới hóa.

60 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất số Tập 60, Kỳ (2019) 60 - 66 Xây dựng mơ hình điểm nút xác định yếu tố ảnh hưởng phương pháp tính thời gian làm việc hiệu cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ giới hóa Nguyễn Văn Dũng 1, Vũ Thái Tiến Dũng 2, Đào Văn Chi 2, Bùi Mạnh Tùng 2, Nguyễn Phi Hùng 2,*, Vũ Tiến Quang 3, Đinh Thị Thanh Nhàn Tổng Công ty Đông Bắc, Việt Nam Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Công ty than Mông Dương, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 21/08/2019 Chấp nhận 15/10/2019 Đăng online 31/10/2019 Nội dung báo xác định mức độ ảnh hưởng yếu tố địa chất mỏ đến lò chợ CGH dựa q trình phân tích theo trọng số theo thứ bậc để xác định mức độ quan trọng yếu tố mỏ địa chất đến lò chợ giới hóa Đồng thời xây dựng phương pháp tính tốn thời gian làm việc hiệu cấu trúc tổ chức sản xuất lò chợ giới hóa Từ khóa: Điểm nút làm việc, Thời gian làm việc, Cơ giới hóa, Địa chất mỏ Đặt vấn đề Bản chất hoạt động khai thác khối khoáng sàng than mỏ bị ảnh hưởng lớn từ điều kiện địa chất, nhiên yếu tố chưa đánh giá hết vai trò, dẫn đến mối liên kết khâu sản xuất chưa chặt chẽ, thụ động Câu hỏi đặt làm để xây dựng mối liên kết chặt chẽ khâu sản xuất kiểm sốt? Đó vai trò định việc định hình xây dựng cấu trúc tổ chức sản xuất mỏ _ *Tác giả liên hệ E - mail: nguyenphihung@humg.edu.vn © 2019 Trường Đại học - Địa chất Tất quyền đảm bảo Với khai thác than hầm lò, cơng tác giới hố (CGH) lò chợ khâu quan trọng nhằm nâng cao suất mỏ hiệu khai thác Lấy lò chợ CGH trung tâm việc mơ tả nhận diện xác vị trí cơng việc, hệ thống vận hành vệ tinh khác phải liên kết thành chuỗi phụ thuộc lẫn nhau, nhịp nhàng hoạt động ăn khớp thời gian, số lượng (Zhang, 1996) Tuy nhiên, thực tế vận hành lúc tổ hợp thiết bị lò chợ hoạt động theo công suất thiết kế mà bị phụ thuộc vào giới hạn yếu tố tự nhiên điều kiện đá vách, đá kẹp, độ kiên cố đá trụ, nước ngầm; yếu tố kỹ thuật hệ thống lò chuẩn bị, hệ thống cơng tác phụ trợ, yếu tố công Nguyễn Văn Dũng nnk./ Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (5), 60 - 66 nghệ khả làm việc, tương thích thiết bị, tuổi thọ, thời gian vận hành, thời gian bảo dưỡng định kỳ, Những giới hạn địa chất, kỹ thuật, công nghệ nguyên nhân dẫn đến việc sản xuất bị gián đoạn, cơng suất lò chợ khơng đạt thiết kế, Chính vậy, cần thiết phải xác lập phương pháp tính tốn để xây dựng biểu đồ tổ chức sản xuất sát với thực tế mỏ khai thác than hầm lò (Sheng, 2007; Cai, 2014) Ảnh hưởng yếu tố địa chất mỏ đến lò chợ CGH Các yếu tố địa chất mỏ có mức độ ảnh hưởng khác đến hoạt động lò chợ CGH Dựa vào kinh nghiệm60 - 66 Nmax), máy khấu phải ngừng hoạt động để đợi di chuyển giàn, số giàn đợi di chuyển nhỏ Nmin, cơng nhân di chuyển chống nhàn rỗi (Vayenas, 2007) Hình Mơ hình cấu trúc hoạt động tổ hợp thiết bị khấu - chống lò chợ CGH Để tổ hợp thiết bị khấu - chống hoạt động hiệu quả, số lượng chống chưa di chuyển cần phải trì khoảng định [Nmin, Nmax], giá trị Nmin Nmax phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật chống tay nghề công nhân làm nhiệm vụ di chuyển chống Nếu chậm trễ chống gây khoảng cách lớn (số đợi di chuyển lớn Xây dựng phương pháp tính tốn thời gian làm việc hiệu lò chợ CGH 4.1 Xây dựng mơ hình tính tốn Khi coi tổ hợp thiết bị thành tố cấu trúc sản xuất than lò chợ trình tự cấu trúc vận hành theo dây chuyền rời rạc Nghĩa khâu cấu trúc “điểm nút” Mỗi điểm nút hoàn thành khâu tương ứng thực hết quy trình làm việc thời gian - khơng gian cụ thể lò chợ Hình Mơ hình “điểm nút” thực cơng việc lò chợ Vị trí máy khấu; Vị trí cho phép độ trễ di giàn; Vị trí sẵn sàng khấu than; Vị trí giàn chờ để di chuyển; Vị trí sẵn sàng di giàn; Vị trí chuyển hướng máy khấu; Đã sẵn sàng đổi hướng khấu; Chuẩn bị đưa tang cắt vào vị trí khấu; Chuẩn bị cắt than khám; 10 Sẵn sàng cắt than khám; 11 Đã đổi hướng khấu, chờ chuẩn bị bước tiếp theo; 12 Chuẩn bị cắt than dư góc tam giác; 13 Đưa tang cắt máy khấu vào vị trí cắt than; 14 Sẵn sàng cắt cắt than; 15 Hoàn thành chuyển hướng khấu; 16 Kết thúc công việc phụ trợ lại thực cơng việc chuẩn bị tiếp theo; 17 Bắt đầu khấu theo hướng chuẩn bị xong Nguyễn Văn Dũng nnk./ Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (5), 60 - 66 Hoạt động khai thác mỏ tồn yếu tố tiềm ẩn, tác động lên cấu trúc tổ chức sản xuất gồm hai nhóm nhóm điều kiện tự nhiên nhóm điều kiện kỹ thuật - công nghệ Nếu ta coi nhóm phận cấu trúc tổ chức, tác động tiêu cực đủ gây gián đoạn, giảm suất hệ thống phải kích hoạt trạng thái sửa chữa, khắc phục để đưa cấu trúc trở hoạt động bình thường Nhóm yếu tố ảnh hưởng loại vào với theo cách khác ta chia thành nhóm chính: - Nhóm yếu tố tự nhiên gồm: Đứt gãy, phay phá, uốn nếp, đá vây quanh, trụ - vách vỉa, góc dốc, chiều dày vỉa,… - Nhóm yếu tố kỹ thuật gồm: Hệ thống công trình, thiết bị phụ trợ, hệ thống cung ứng vật tư, vật liệu, cung ứng điện, nước, dung dịch, khí nén,… - Nhóm yếu tố cơng nghệ gồm: Các tổ hợp thiết bị lò chợ CGH Nếu coi nhóm phận cấu trúc tổ chức, tác động tiêu cực đủ gây gián đoạn, giảm suất hệ thống phải kích hoạt trạng thái sửa chữa, khắc phục để đưa cấu trúc trở hoạt động bình thường (trạng thái 0) Quy định sau: - Trạng thái biểu thị phận bình thường; - Trạng thái biểu thị phận số hoạt động bình thường, phận xảy cố; - Trạng thái biểu thị phận xảy cố phận hoạt động bình thường; - Trạng thái biểu thị phận xảy cố Không gian trạng thái làm việc cấu trúc tổ chức sản xuất Hình ma trận xác định chuyển 63 đổi trạng thái hoạt động bình thường (trạng thái 0) Trong Hình 3: - Trạng thái làm việc bình thường; λj - Sự cố phận thứ j; µj - Khả sửa chữa, phục hồi lỗi thứ j trạng thái Ma trận trạng thái mô tả công thức (1) 1 2  (1  2 )  (1)    (2  1 ) 2  0 A  2  (1  2 ) 1   2 1 ( 1  2 )   Giải ma trận (1) ta thời gian thực hiện: Tth  (1  1 )(2  2 ) 12 ( 1   ) (2) Thơng qua Hình cho thấy, thời gian gián đoạn thời gian phục hồi cố từ trạng thái lỗi trạng thái hoạt động bình thường Thời gian làm việc với suất < 100% thời gian xuất cố, cố khơng gây gián đoạn sản xuất Như vậy, trạng thái cấu trúc tổ chức sản xuất bị tác động hai yếu tố thời gian làm việc thiếu hiệu thời gian gián đoạn làm việc 4.2 Xác định thời gian làm việc hiệu tổ hợp thiết bị lò chợ Từ phân tích thấy thời gian làm việc tổ hợp thiết bị chia làm hai loại thời gian làm việc thời gian gián đoạn sản xuất phải dừng để đưa trạng thái sản xuất trạng thái làm việc bình thường Thời gian làm việc hiệu tổ hợp thiết bị lò chợ CGH xác định dựa sở phối hợp hoạt động thiết bị sơ đồ công nghệ cụ thể Khi đó, thời gian làm việc hiệu chu kỳ sản xuất tính sau: 𝑇𝐿𝑉 = ∑14 𝑖=1 𝑡𝑖 , phút (3) Trong đó: * t1 - Thời gian máy khấu khấu vê (khấu chéo) khám chân theo hướng lên: t1 = (LKC - LM)/VKL Hình Không gian trạng thái cấu trúc tổ chức sản xuất , phút (4) LKC - Chiều dài khám chân lò chợ, m; LM - Chiều dài thân máy, m; VKL - Vận tốc máy khấu khấu hướng lên trình tạo khám, m/phút 64 Nguyễn Văn Dũng nnk./ Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (5), 60 - 66 * t2 - Thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chờ chuyển hướng đến di chuyển xong máng cào khu vực khám chân: t2 = LMKC/VVT , phút (5) LMKC - Chiều dài đoạn máng cào lại cần di chuyển khu vực khám chân máy khấu dừng chờ chuyển hướng, m; VVT = LCM/tCM - Tốc độ sang máng cào, m/phút; Trong đó: LCM - Chiều dài cầu máng cào, m; tCM - Thời gian di chuyển 01 cầu máng, phút; - Khi LKC ≤ (x1 + LM): LMKC = LKC x1 - Khoảng cách tối thiểu từ vị trí sang máng đến máy khấu hoạt động, m; - Khi (x1 + LM) < LKC VVT ≥ VKL: LMKC = x1 + LM - Khi (x1 + LM) < LKC VVT < VKL: LMKC = x1 + LM + (LKC - x1 - LM)*(1 - VVT/VKL) * t3 - Thời gian máy khấu khấu hoàn thiện khám chân theo hướng xuống: t3 = LKC/VKX , phút (6) VKX - Vận tốc máy khấu khấu hướng xuống trình tạo khám, phút * t4 - Thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chuyển hướng đến lúc di chuyển xong chống khu vực khám chân: t4 = LVKC/VVKC , phút (7) LVKC - Chiều dài đoạn chống lại cần di chuyển khu vực khám chân máy khấu dừng chờ chuyển hướng, m; VVKC = L1/tVKC - Tốc độ di chuyển chống khu vực khám chân, m/phút; L1 - Khoảng cách chống khám chân, m; tVKC - Thời gian di chuyển 01 chống khám chân, phút; - Khi LKC ≤ (x2 + LM): - LVKC = LKC x2 - Khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển chống đến máy khấu hoạt động, m; - Khi (x2 + LM) < LKC VVKC ≥ VKX: - LVKC = x2 + LM - Khi (x2 + LM) < LKC VVKC < VKX: LVKC = x2 + LM + (LKC - x2 - LM)*(1 - VVKC/VKX) * t5 - Thời gian máy khấu di chuyển không tải khu vực khám chân theo hướng lên: t5 = (LKC - LM)/VK0L , phút (8) VK0L - Vận tốc máy khấu di chuyển lên trạng thái không tải, m/phút * t6 - Thời gian máy khấu khấu thông luồng lò chợ theo hướng lên: t6 = (LLC - LKC)/VL , phút (9) LLC - Chiều dài lò chợ, m; VL - Vận tốc máy khấu khấu lên, m/phút * t7 - Thời gian chờ chuyển hướng máy khu vực đầu lò chợ: 𝑡6 (10) (𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ ) 𝑥 + 𝑉1 𝑉 t7 = 𝑀𝐴𝑋 𝑉𝑇 𝐿 (𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ ) 𝑥1 𝑥 +𝑉 +𝑉3 { 𝑉𝑉𝐶 𝐿 𝑉𝑇 - t6 , phút VVC = LVC/tVC - Tốc độ di chuyển chống khu vực thân lò, m/phút; LVC - Khoảng cách chống khu vực thân lò, m; tVC - Thời gian di chuyển 01 chống khu vực thân lò, phút; x3 Khoảng cách tối thiểu từ vị trí di chuyển chống đến vị trí sang máng, m; * t8 - Thời gian máy khấu khấu vê khám đầu theo hướng xuống: t8 = (LKĐ - LM)/VKX , phút (11) LKĐ - Chiều dài khám đầu lò chợ, m * t9 - Thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chờ chuyển hướng đến di chuyển xong máng cào khu vực khám đầu: t9 = LMKĐ/VVT , phút (12) LMKĐ - Chiều dài đoạn máng cào lại cần di chuyển khu vực khám đầu máy khấu dừng chờ chuyển hướng, m: - Khi LKĐ ≤ (x1 + LM): LMKĐ = LKĐ - Khi (x1 + LM) < LKĐ VVT ≥ VKX: LMKĐ = x1 + LM - Khi (x1 + LM) < LKĐ VVT < VKX: LMKĐ = x1 + LM + (LKĐ - x1 - LM)*(1 - VVT/VKX) * t10 - Thời gian máy khấu khấu hoàn thiện khám đầu theo hướng lên: t10 = LKĐ/VKL , phút (13) * t11 - Thời gian tính từ lúc máy khấu dừng chuyển hướng đến lúc di chuyển xong chống khu vực khám đầu: t11 = LVKĐ/VVKĐ , phút (14) Nguyễn Văn Dũng nnk./ Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (5), 60 - 66 65 𝑡13 𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ 𝑥 + 𝑉𝑉𝑇 𝑉𝑋 t14 = 𝑀𝐴𝑋 𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ 𝑥 𝑥 + 𝑉1 + 𝑉 { 𝑉𝑉𝐶 𝑋 𝑉𝑇 (18) LVKĐ - Chiều dài đoạn chống lại cần di chuyển khu vực khám đầu máy khấu dừng chờ chuyển hướng, m; VVKĐ = L2/tVKĐ VVKĐ - Tốc độ di chuyển chống khu vực khám đầu, m/phút; L2 - Khoảng cách 02 chống liền kề khu vực khám đầu; tVKĐ - Thời gian di chuyển 01 chống khu vực khám đầu; - Khi LKĐ ≤ (x2 + LM): LVKĐ = LKĐ - Khi (x2 + LM) < LKĐ VVKĐ ≥ VKL: LVKĐ = x2 + LM - Khi (x2 + LM) < LKĐ VVKĐ < VKL: LVKĐ = x2 + LM + (LKĐ - x2 - LM)*(1 - VVKĐ/VKL) * t12 - Thời gian máy khấu di chuyển không tải khu vực khám đầu theo hướng xuống: t12 = (LKĐ - LM)/VK0X , phút (15) VK0X - Vận tốc máy khấu di chuyển xuống trạng thái không tải, m/phút * t13 - Thời gian máy khấu khấu thơng luồng lò chợ theo hướng xuống: t13 = (LLC - LKĐ)/VX , phút (16) VX - Vận tốc máy khấu khấu xuống, m/phút * t14 - Thời gian chờ chuyển hướng máy khu vực chân lò chợ, phút; 𝑡13 (17) 𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ 𝑥 + 𝑉1 𝑉 t14 = 𝑀𝐴𝑋 𝑉𝑇 𝑋 − 𝑡13 + 𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ 𝑥 𝑥 + 𝑉1 + 𝑉 𝑉𝑉𝐶 𝑋 𝑉𝑇 𝐿𝐿𝐶 −𝐿𝐾𝐶 −𝐿𝐾Đ + 𝑡𝑇𝐻 { 𝑉𝐻𝑇 𝐿𝐾𝐶 𝑉𝐻𝑇 , phút LHT - Chiều dài đoạn hạ trần lại thân lò chợ, m; VHT - Tốc độ hạ trần thu hồi than, m/phút; - Khi x4 ≤ LKĐ: 𝑥1 𝑥 + 𝑉𝑋 𝑉𝑉𝑇 tTH = 𝑀𝐴𝑋 { 𝐿𝐾Đ −𝑥4 𝑉𝐻𝑇 𝑥 +𝑉4 𝐻𝑇 - Khi x4 > LKĐ: 𝑥 𝑥 tTH = 𝑉 + 𝑉 + 𝑋 𝑉𝑇 𝑥4 −𝐿𝐾Đ 𝑉𝑉𝐶 𝐿 + 𝑉𝐾Đ 𝐻𝑇 x4 - Khoảng cách tối thiểu từ vị trí thu hồi than đến vị trí di chuyển chống, m Trong trường hợp chiều cao thu hồi = (Lò chợ khơng hạ trần): − 𝑡13 , phút * Thời gian làm việc thực tế chu kỳ sản xuất: TCK = TLV + t15 + t16 , phút (19) t15 - Thời gian bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị, phút; t16 - Thời gian xử lý cố phát sinh, phút Trong 16 tham số thời gian đưa vào tính tốn trên, tham số t16 tham số mang tính thụ động, có giá trị biến thiên phụ thuộc vào ảnh hưởng từ yếu tố địa chất tiềm ẩn, chưa thể xác định xác Những tham số lại (15 tham số) xác định dựa thông số kỹ thuật công nghệ tổ hợp thiết bị giới hóa tay nghề người lao động Kết luận Mức độ ảnh hưởng yếu tố địa chất mỏ đến lò chợ CGH phân tích, xác định dựa q trình phân tích theo trọng số theo thứ bậc, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể áp dụng quy trình cơng nghệ khai thác cho lò chợ CGH Mơ hình “điểm nút” giúp xác định vị trí cơng việc mối quan hệ khơng gian - thời gian lò chợ CGH Mỗi “điểm nút” đại diện cho vị trí làm việc lò chợ, thời gian thực cơng đoạn bị giới hạn yếu tố nội thiết bị tổ hợp thiết bị lò chợ yếu tố ngoại lai điều kiện tự nhiên Phương pháp xác định thời gian làm việc hiệu xây dựng dựa tham số thời gian tương ứng với “điểm nút”, có tính đến yếu tố tiềm ẩn phát sinh chưa thể xác định xác q trình lập kế hoạch tính tốn (tham số thời gian t16) Phương pháp sử dụng để nhà thiết kế, khai thác mỏ tính tốn, xây dựng biểu đồ tổ chức sản xuất cho điều kiện lò chợ CGH cụ thể mang tính linh hoạt, phục vụ cơng tác quản lý điều hành sản xuất Tài liệu tham khảo Cai Zhuangyang, Zhou Wei, 2014 Reliability assessment method in underground mining systerm China Technology of Mining University 66 Nguyễn Văn Dũng nnk./ Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (5), 60 - 66 Edyta Brzychczy, Piotr Lipinski, 2013 Knowledge-based modeling and multiobjective optimization of production in underground coal mines GH Journal of Mining and Geoengineering 37(1) Guo, H., Zhu, K., Ding, Ch., and Li, L., 2010 Intelligent optimization for project scheduling of the first mining face in coal mining Expert Systems with Application 37(2) 1294 - 1301 Sheng, G J., Sun, Q S., and Song, H L., 2007 The innovational mining technology of fully mechanized mining on thin coal seam Journal of China Coal Society 32(3) 230 - 234 Vayenas, N., Yurij, G., 2007 Using Gen Rel for reliability assessment of mining equipment Journal of Quality in Maintenance Engineering Emerald 13(1) Vũ Trung Tiến, 2007 Nghiên cứu công tác tổ chức khấu than máy liên hợp lò chợ dài mỏ than vùng Quảng Ninh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Mỏ - Địa chất Zhang Dongsheng, 1996 The ANN inserted ES for the pattern selection of coal mining technology Proceeding of the’96 internationl, Symposinm on Mining Science and Technogoly Xuzhou, Jiangsu, China ABSTRACT Setup knotting model to determine influencing factors and effective working time in the organizational structure of mechanized longwall production Dung Van Nguyen 1, Dung Tien Thai Vu 2, Chi Van Dao 2, Tung Manh Bui 2, Hung Phi Nguyen 2, Quang Tien Vu 3, Nhan Thanh Thi Dinh Dong Bac Coal corporation, Vietnam Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Mong Duong coal limited company, Vietnam Faculty of Mining, The content of the paper determines the influence of geological factors to the mechanized longwall based on the weight and hierarchical analysis process to determine the importance of mine factors geology to the mechanized market oven At the same time, building a method to calculate the effective working time in the structure of the mechanized longwall production organization  ... thái cấu trúc tổ chức sản xuất bị tác động hai yếu tố thời gian làm việc thiếu hiệu thời gian gián đoạn làm việc 4.2 Xác định thời gian làm việc hiệu tổ hợp thiết bị lò chợ Từ phân tích thấy thời. .. chuyển lớn Xây dựng phương pháp tính tốn thời gian làm việc hiệu lò chợ CGH 4.1 Xây dựng mơ hình tính toán Khi coi tổ hợp thiết bị thành tố cấu trúc sản xuất than lò chợ trình tự cấu trúc vận hành... thời gian làm việc tổ hợp thiết bị chia làm hai loại thời gian làm việc thời gian gián đoạn sản xuất phải dừng để đưa trạng thái sản xuất trạng thái làm việc bình thường Thời gian làm việc hiệu tổ