Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô cho các mỏ khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Tổng hợp các yếu tố đất đá, vỉa than của các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh 10

Bảng 1.2. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của các mỏ than lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh 11

Bảng 1.3. Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh 12 Bảng 1.4. Nhu cầu sử dụng thiết bị chủ yếu của mỏ than Đèo Nai 13

Bảng 1.5. Các thiết bị xúc bốc đang sử dụng tại mỏ than Đèo Nai 14

Bảng 1.6. Khối lượng đất bóc và năng suất của thiết bị xúc bốc 17

Bảng 1.7. Các chỉ tiêu đất đá và thông số xúc bốc tại mỏ than Đèo Nai 18

Bảng 1.8. Tổng hợp số lượng máy xúc đang sử dụng tại mỏ than Cao Sơn 20

Bảng 1.9. Năng suất của các loại máy xúc đang sử dụng trên mỏ than Cao Sơn 24

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 217 trang tài liệu này.

Bảng 1.10. Các thiết bị xúc bốc đang sử dụng tại mỏ than Cọc Sáu 25

Bảng 1.11. Khối lượng mỏ cần xúc bốc tại mỏ than Cọc Sáu 27

Bảng 1.12. Năng suất các loại máy xúc đang sử dụng tại mỏ than Cọc Sáu 27

Bảng 1.13. Khối lượng vận tải hàng năm của mỏ than Đèo Nai theo thiết kế 31

Bảng 1.14. Số lượng ôtô vận tải tại mỏ than Đèo Nai (2016) 33

Bảng 1.15. Năng suất vận tải của mỏ than Đèo Nai (2016) 34

Bảng 1.16. Số lượng và tình trạng của các ôtô đang sử dụng tại mỏ than Cao Sơn năm 2016 36

Bảng 1.17. Năng suất làm việc của các loại ôtô trên mỏ than Cao Sơn 38

Bảng 1.18. Thiết bị của mỏ than Cọc Sáu tính đến năm 2016 41

Bảng 1.19. Năng suất thiết bị vận tải của mỏ than Cọc Sáu năm 2016 43

Bảng 1.20. Các đồng bộ máy xúc - ôtô khi bóc đất đá 47

Bảng 1.21. Các đồng bộ máy xúc - ôtô khi khai thác than 47

Bảng 2.1. Các thông số kinh tế - kỹ thuật của máy xúc và ôtô 55

Bảng 2.2. Các chỉ tiêu phân tích tình hình hoạt động của máy xúc và ôtô 57

Bảng 2.3. Các chỉ tiêu số lượng độ tin cậy của ôtô - máy xúc trên các mỏ lộ thiên Việt Nam 59

Bảng 2.4. Các biến số ngẫu nhiên tìm được theo các phân phối cơ bản 78

Bảng 3.1. Xác định giá trị Krg theo E và dtb 114

Bảng 3.2. Xác định giá trị Kxđ theo E và dtb 114

Bảng 4.1. Tổng hợp số lượng máy xúc đang sử dụng tại mỏ than Cao Sơn 138

Bảng 4.2. Số lượng và tình trạng của các ôtô đang sử dụng tại mỏ than Cao Sơn năm 2016 138

Bảng 4.3. Tổng hợp số lượng máy xúc đang sử dụng tại mỏ than Đèo Nai 155

Bảng 4.4. Số lượng và tình trạng của các ôtô đang sử dụng tại mỏ than Đèo Nai năm 2016 156

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất của các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh 8

Hình 1.2. Công tác xúc bốc đất đá tại mỏ than Đèo Nai 14

Hình 1.3. Các sơ đồ bố trí thiết bị xúc bốc đất đá theo phương thức khấu đuổi trong một nhóm tầng tại mỏ than Đèo Nai 16

Hình 1.4. Sơ đồ a, b, d nạp xe 1 bên; sơ đồ c nạp xe 2 bên 19

Hình 1.5. Công tác xúc bốc tại mỏ than Cao Sơn 21

Hình 1.6. Hộ chiếu xúc đất đá tại mỏ than Cao Sơn 22

Hình 1.7. Hộ chiếu xúc than tại mỏ than Cao Sơn 23

Hình 1.8. Công tác xúc bốc tại mỏ than Cọc Sáu 25

Hình 1.9. Gương xúc bên hông sử dụng tại mỏ than Cọc Sáu 26

Hình 1.10. Biểu đồ V, P = f(H) mỏ than Đèo Nai 32

Hình 1.11. Sơ đồ nhận tải của ôtô khi đào hào tại mỏ than Cao Sơn 39

Hình 2.1. Các trạng thái của hệ thống phục vụ đám đông chờ 53

Hình 2.2. Sơ đồ chuyển đổi từ trạng thái này snag trạng thái khác 59

của tổ hợp ôtô - máy xúc 59

Hình 2.3. Mô hình thuật toán xếp hàng của đồng bộ máy xúc - ôtô 64

Hình 2.4. Minh hoạt các hoạt động xúc bốc - vận tải trên mỏ lộ thiên 66

Hình 2.5. Các biến điểm trung chuyển và thời gian di chuyển qua các điểm 67

Hình 2.6. Minh họa mô hình LP đơn giản xác định Xij và Tij tương ứng với 2 khu vực chất tải 67

Hình 2.7. Minh họa mô hình LP mở rộng với 3 khu vực chất tải 69

Hình 2.8. Nguyên tắc hoạt động của phương pháp Monte Carlo 75

Hình 2.9. Miền biến thiên của mẫu Monte Carlo 77

Hình 2.10. Sơ đồ khối mô phỏng quá trình lựa chọn ôtô 82

Hình 2.11. Sơ đồ của một hệ thống chuyên gia điển hình 86

Hình 2.12. Minh họa cơ cấu thuật toán di truyền 87

Hình 2.13. Giao diện chương trình FPC 89

Hình 2.14. Cấu trúc dữ liệu của TALPAC 92

Hình 2.15. Giao diện phần mềm TALPAC 92

Hình 3.1. Sơ đồ nhận tải quay đảo chiều, nạp xe 1 bên 102

Hình 3.2. Sơ đồ dỡ tải của máy xúc 103

Hình 3.3. Sơ đồ quá trình xúc đất đá 105

Hình 3.4. Minh họa chu trình vận tải kín 106

Hình 3.5. Minh họa chu trình vận tải hở 107

Hình 3.6. Các sơ đồ nạp xe trên mỏ 109

Hình 3.7. Sơ đồ khối thuật toán tối ưu hóa đồng bộ máy xúc - ôtô cho các mỏ lộ thiên 121

Hình 3.8. Minh họa quá trình lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô hoàn toàn mới 123

Hình 3.9. Minh họa quá trình lựa chọn đồng bộ máy xúc – ôtô tối ưu trong số các thiết bị đã có sẵn của mỏ 124

Hình 3.10. Minh họa quá trình lựa chọn ôtô mới phù hợp với máy xúc đã có của mỏ..126 Hình 3.11. Minh họa quá trình lựa chọn máy xúc mới phù hợp với ôtô đã có của mỏ..127 Hình 3.12. Phần mềm tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô cho các mỏ lộ thiên (OST) 128

Hình 3.13. Cơ sở dữ liệu máy xúc của phần mềm OST 129

Hình 3.14. Cơ sở dữ liệu ôtô của phần mềm OST 129

Hình 3.15. Đồ thị xác định năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ 130

Hình 3.16. Các giá trị tính toán theo từng cặp máy xúc - ôtô trên phần mềm OST131 Hình 4.1. Tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô mới cho mỏ than Cao Sơn 135

Hình 4.2. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Cao Sơn khi chọn mới máy xúc và ôtô 136

Hình 4.3. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Cao Sơn khi lựa chọn mới máy xúc - ôtô 137

Hình 4.4. Tính chọn đồng bộ máy xúc - ôtô đối với thiết bị có sẵn của mỏ than Cao Sơn sử dụng chu trình vận tải kín 140

Hình 4.5. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Cao Sơn với các thiết bị có sẵn của mỏ 141

Hình 4.6. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Cao Sơn với các thiết bị sẵn có của mỏ 142

Hình 4.7. Tính chọn đồng bộ máy xúc – ôtô đối với thiết bị xúc bốc có sẵn của mỏ than Cao Sơn, sử dụng chu trình vận tải kín 144

Hình 4.8. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc – ôtô cho mỏ than Cao Sơn với các thiết bị xúc bốc có sẵn của mỏ 145

Hình 4.9. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc – ôtô cho mỏ than Cao Sơn với các thiết bị xúc bốc sẵn có của mỏ 146

Hình 4.10. Tính chọn đồng bộ máy xúc – ôtô đối với thiết bị ô tô có sẵn của mỏ than Cao Sơn, sử dụng chu trình vận tải kín 148

Hình 4.11. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc – ôtô cho mỏ than Cao Sơn với các thiết bị ô tô có sẵn của mỏ 149

Hình 4.12. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc – ôtô cho mỏ than Cao Sơn với các thiết bị ô tô sẵn có của mỏ 150

Hình 4.13. Tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô mới cho mỏ than Đèo Nai với chu trình vận tải kín 152

Hình 4.14. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi chọn mới máy xúc và ôtô với chu trình vận tải kín 153

Hình 4.15. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi lựa chọn mới máy xúc - ôtô với chu trình vận tải kín 154

Hình 4.16. Tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô có sẵn cho mỏ than Đèo Nai với chu trình vận tải kín 157

Hình 4.17. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi chọn máy xúc và ôtô có sẵn với chu trình vận tải kín 159

Hình 4.18. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi lựa chọn máy xúc – ôtô có sẵn với chu trình vận tải kín 159

Hình 4.19. Tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô cho các thiết bị máy xúc có sẵn của mỏ than Đèo Nai với chu trình vận tải kín khi vận tải đất đá trên mỏ 161

Hình 4.20. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi chọn đồng bộ ô tô dựa trên cơ sở dữ liệu máy xúc có sẵn của mỏ với chu trình vận tải kín 162

Hình 4.21. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc – ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi lựa chọn mới ôtô dựa trên cơ sở dữ liệu máy xúc có sẵn của mỏ với chu trình vận tải kín 163

Hình 4.22. Tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô cho các thiết bị ô tô có sẵn của mỏ than Đèo Nai với chu trình vận tải kín khi vận tải đất đá trên mỏ 165

Hình 4.23. Đồ thị xác định các giá trị đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi chọn đồng bộ máy xúc dựa trên cơ sở dữ liệu ô tô có sẵn của mỏ với chu trình vận tải kín 166

Hình 4.24. Kết quả tính toán các giá trị đồng bộ máy xúc – ôtô cho mỏ than Đèo Nai khi lựa chọn mới ôtô dựa trên cơ sở dữ liệu máy xúc có sẵn của mỏ với chu trình vận tải kín 167

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Theo kế hoạch phát triển ngành than, nhu cầu về sản lượng than ngày càng tăng. Các mỏ than lộ thiên vẫn đang đảm nhiệm một sản lượng lớn trong tổng sản lượng than của toàn ngành. Tuy nhiên, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh - nơi cung cấp than chủ yếu cho đất nước đang phải tiến hành khai thác trong những điều kiện khó khăn hơn: các mỏ dần khai thác xuống sâu, khối lượng đất bóc lớn, thiếu diện tích và không gian đổ thải, chiều cao nâng tải và cung độ vận tải tăng, sự đồng bộ và phối hợp giữa các thiết bị chính trong mỏ chưa phù hợp,…

Trên các mỏ than lộ thiên Việt Nam hiện nay, công tác xúc bốc và vận tải chủ yếu vẫn sử dụng máy xúc một gàu và ôtô. Tuy nhiên, cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các thiết bị máy móc như máy xúc, ôtô, máy khoan,… đang ngày càng đa dạng về chủng loại và phong phú về số lượng. Như đã nói ở trên, các mỏ than lộ thiên Việt Nam nói chung và khu vực Quảng Ninh nói riêng (nơi tập trung các mỏ than lộ thiên lớn và đặc trưng nhất của ngành Than Việt Nam) đang gặp rất nhiều khó khăn trong việc lựa chọn đồng bộ thiết bị, tối ưu hóa sự phối hợp giữa các thiết bị xúc bốc và vận tải,… đặc biệt là đối với các mỏ lộ thiên lớn khi khai thác xuống sâu, điều kiện khai thác khó khăn hơn, tính chất cơ lý đất đá kém ổn định hơn, cung độ vận tải lớn hơn,… Điều này dẫn tới hiệu quả làm việc của các thiết bị không cao, ảnh hưởng tới hiệu quả sản xuất và kinh doanh của mỏ. Bên cạnh đó, việc ứng dụng những tiến bộ khoa học công nghệ của ngành công nghệ thông tin vào ngành mỏ nói chung và khai thác lộ thiên nói riêng là vấn đề được cả thế giới quan tâm và cần được nghiên cứu, ứng dụng trong ngành mỏ của Việt Nam.

Trước thực trạng đó, đề tài “Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô cho các mỏ khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh” mà NCS lựa chọn nghiên cứu là vấn đề cấp thiết đối với các mỏ than lộ thiên Việt Nam nói chung và vùng Quảng Ninh nói riêng. Nó không chỉ mang ý nghĩa về mặt khoa học trong lĩnh vực mỏ mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong quá trình sản xuất trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh cũng như các mỏ lộ thiên khác có điều kiện tương tự.

2. Mục tiêu

Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh khi lựa chọn thiết bị cho mỏ.

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô.

- Phạm vi nghiên cứu: các mô hình tối ưu hóa đồng bộ máy xúc - ôtô cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh (gồm 3 mỏ lớn, điển hình nhất tại khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh là Đèo Nai, Cao Sơn và Cọc Sáu).

4. Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng phối hợp giữa máy xúc và ôtô tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh.

- Tổng quan về một số thuật toán trong và ngoài nước dùng để tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô trên các mỏ lộ thiên.

- Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh.

- Tính toán thử nghiệm cho một số mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh bằng chương trình phần mềm OST.

5. Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận

Để đạt được các kết quả theo định hướng trên, NCS sử dụng một số các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thống kê: Thống kê, đánh giá, xử lý các số liệu thu thập được từ các mỏ khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh;

- Phương pháp tra cứu: Tra cứu tài liệu từ giáo trình, sách báo, các văn bản pháp quy, các website để thu thập số liệu, tài liệu có liên quan;

- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi với các nhà khoa học, các chuyên gia về công tác quản lý, thiết kế, điều hành sản xuất và thực tiễn hoạt động trong các lĩnh vực có liên quan để có cái nhìn tổng quát về vấn đề nghiên cứu;

- Phương pháp toán học: Sử dụng phương pháp xác suất thống kê để phân tích xử lý số liệu; xây dựng mối quan hệ toán học giữa các khâu công nghệ xúc bốc