Luận án: Tối ưu hóa sự phối hợp máy xúc và ôtô cho mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐOÀN TRỌNG LUẬT TỐI ƯU HÓA SỰ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ CHO CÁC MỎ KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 9520603 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS BÙI XUÂN NAM 2: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC KHOÁT HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận án này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực, chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự tham khảo cho việc thực hiện luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh Đoàn Trọng Luật i LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ kỹ thuật ngành Khai thác mỏ với đề tài “Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô cho các mỏ khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh” là kết quả của quá trình nghiên cứu, cố gắng không ngừng của tác giả trong suốt thời gian qua với sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo Trường Đại học Mỏ - Địa chất, các nhà khoa học trong ngành mỏ, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Khoa Mỏ, Ban chủ nhiệm và tập thể các thầy, cô giáo Bộ môn Khai thác lộ thiên cùng các thầy, cô giáo trong Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ để NCS hoàn thành luận án tiến sĩ của mình. NCS xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới Tiểu ban hướng dẫn: PGS.TS Bùi Xuân Nam và PGS.TS Nguyễn Đức Khoát đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, cung cấp tài liệu và các thông tin cần thiết cho NCS cũng như thường xuyên đôn đốc NCS làm việc và hoàn thành luận án tiến sĩ của mình đúng thời hạn. Cuối cùng, NCS xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh, các anh, chị, em, bạn bè đồng nghiệp; các nhà khoa học trong ngành mỏ và các ngành khác có liên quan đã tạo điều kiện giúp đỡ NCS trong suốt thời gian học tập và làm luận án. Qua đây, NCS cũng xin cảm ơn gia đình đã luôn ở bên cạnh và động viên trong suốt thời gian qua để NCS hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình.

Nghiên cứu sinh Đoàn Trọng Luật ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC. iii KÝ HIỆU VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.

viii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH. HIỆN TRẠNG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH .1 Khái quát về tiềm năng than và định hướng phát triển tại vùng Quảng Ninh. Vị trí địa lý của các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh. Hiện trạng khai thác tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh.

HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG MÁY XÚC TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH. Hiện trạng sử dụng máy xúc tại mỏ than Đèo Nai. Hiện trạng sử dụng máy xúc tại mỏ than Cao Sơn. Hiện trạng sử dụng máy xúc tại mỏ than Cọc Sáu.

Đánh giá chung về hiện trạng sử dụng máy xúc tại 3 mỏ Đèo Nai, Cao Sơn và Cọc Sáu. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ÔTÔ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH. Hiện trạng sử dụng ôtô tại mỏ than Đèo Nai. Hiện trạng sử dụng ôtô tại mỏ than Cao Sơn.

Hiện trạng sử dụng ôtô tại mỏ than Cọc Sáu. HIỆN TRẠNG PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH. Hiện trạng đồng bộ thiết bị tại các mỏ than Đèo Nai, Cao Sơn và Cọc Sáu. Hiện trạng phối hợp máy xúc - ôtô trên các mỏ Đèo Nai, Cao Sơn và Cọc Sáu.

Một số bất cập trong sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh. KẾT LUẬN CHƯƠNG .49 CHƯƠNG 2 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. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THUẬT TOÁN TRONG NƯỚC DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN ĐỒNG BỘ MÁY XÚC - ÔTÔ.

Cân đối số lượng thiết bị trong dây chuyền xúc bốc, vận tải trên các mỏ lộ thiên bằng bài toán kinh tế. Xác định năng suất tổ hợp ôtô - máy xúc trong các mỏ lộ thiên có tính tới độ tin cậy. Xác định số ôtô phục vụ cho một máy xúc trong các mỏ lộ thiên. Xác định mối quan hệ giữa máy xúc và ôtô trong mỏ lộ thiên dựa trên dung tích gầu máy xúc, tải trọng ôtô và quãng đường vận chuyển.

TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THUẬT TOÁN NGOÀI NƯỚC TRONG VIỆC TÍNH TOÁN ĐỒNG BỘ MÁY XÚC - ÔTÔ. Thuật toán xếp hàng. Thuật toán Monte Carlo và ứng dụng của nó trên các mỏ lộ thiên. Nhóm các phương pháp dựa trên việc nghiên cứu các hoạt động của thiết bị trong đồng bộ:.

Nhóm các phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo:. Nhóm các phương pháp nghiên cứu của các nhà khoa học mỏ Liên Xô cũ:. Nhóm các phương pháp nghiên cứu dựa trên các chương trình phần mềm tính toán có sẵn. KẾT LUẬN CHƯƠNG .93 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA SỰ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU QUẢ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TRÊN CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH. Sử dụng nhiều chủng loại thiết bị khác nhau. Cung độ vận tải chưa được cập nhật theo bước dịch chuyển của gương khai thác. Sử dụng các thiết bị đã cũ, năng suất thấp.

Sơ đồ xúc bốc, nhận tải chưa hợp lý. Ảnh hưởng của vận tốc xe chạy đến chu kỳ vận tải. Ảnh hưởng của chất lượng đường vận tải. Ảnh hưởng của loại vật liệu xúc bốc, vận tải.

Ảnh hưởng của chu trình vận tải trên mỏ. CÁC GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA SỰ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TRÊN CÁC MỎ LỘ THIÊN. Sử dụng ít chủng loại thiết bị khác nhau. Cập nhật cung độ vận tải định kỳ theo bước dịch chuyển của gương khai thác.

Không sử dụng những thiết bị quá cũ. Tối ưu hóa các sơ đồ xúc bốc và nhận tải. Tối ưu hóa vận tốc xe chạy (có tải và không tải). Nâng cao chất lượng đường vận tải.

Sử dụng chu trình vận tải hở thay cho chu trình vận tải kín. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM LỰA CHỌN ĐỒNG BỘ MÁY XÚC - ÔTÔ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH. Xác định năng suất của máy xúc. Xác định năng suất của ôtô.

Tính toán năng suất đồng bộ. KẾT LUẬN CHƯƠNG .132 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM CHO MỘT SỐ MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM OST. TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM KHI XÚC BỐC, VẬN TẢI THAN CHO MỎ THAN CAO SƠN. Trường hợp 1.

Trường hợp 2. Trường hợp 3. Trường hợp 4. TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM KHI XÚC BỐC, VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ BÓC CHO MỎ THAN ĐÈO NAI.

Trường hợp 1. Trường hợp 2. Trường hợp 3. Trường hợp 4.

KẾT LUẬN CHƯƠNG .167 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.169 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA NCS. Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO .171 vi KÝ HIỆU VIẾT TẮT ĐBTB Đồng bộ thiết bị DMC Phương pháp Monte Carlo động lực DSMC Phương pháp mô phỏng Monte Carlo trực tiếp FRM First Reaction Method HTKT HTKT KMC Phương pháp Monte Carlo động học KSCI Khoáng sản có ích LATS Luận án Tiến sĩ LP Linear Programming MXTLGN Máy xúc thủy lực gàu ngược NCS Nghiên cứu sinh NPV Giá trị hiện tại thực OST Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô PDF Hàm mật độ xác suất QMC Phương pháp Monte Carlo lượng tử RNG Nguồn phát số ngẫu nhiên RSM Phương pháp lựa chọn ngẫu nhiên TH Trường hợp THĐ Tổ hợp đồng bộ thiết bị khi bóc đất đá THT Tổ hợp đồng bộ thiết bị khi khai thác than TKV Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam VLXD Vật liệu xây dựng vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. Tổng hợp các yếu tố đất đá, vỉa than của các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh.

Một số chỉ tiêu kỹ thuật của các mỏ than lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh. Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh 12 Bảng 1. Nhu cầu sử dụng thiết bị chủ yếu của mỏ than Đèo Nai. Các thiết bị xúc bốc đang sử dụng tại mỏ than Đèo Nai.

Khối lượng đất bóc và năng suất của thiết bị xúc bốc. Các chỉ tiêu đất đá và thông số xúc bốc tại mỏ than Đèo Nai. Tổng hợp số lượng máy xúc đang sử dụng tại mỏ than Cao Sơn. Năng suất của các loại máy xúc đang sử dụng trên mỏ than Cao Sơn.

Các thiết bị xúc bốc đang sử dụng tại mỏ than Cọc Sáu. Khối lượng mỏ cần xúc bốc tại mỏ than Cọc Sáu. Năng suất các loại máy xúc đang sử dụng tại mỏ than Cọc Sáu. Khối lượng vận tải hàng năm của mỏ than Đèo Nai theo thiết kế.

Số lượng ôtô vận tải tại mỏ than Đèo Nai (2016). Năng suất vận tải của mỏ than Đèo Nai (2016). Số lượng và tình trạng của các ôtô đang sử dụng tại mỏ than Cao Sơn năm 2016. Năng suất làm việc của các loại ôtô trên mỏ than Cao Sơn.

Thiết bị của mỏ than Cọc Sáu tính đến năm 2016. Năng suất thiết bị vận tải của mỏ than Cọc Sáu năm 2016. Các đồng bộ máy xúc - ôtô khi bóc đất đá. Các đồng bộ máy xúc - ôtô khi khai thác than.

Các thông số kinh tế - kỹ thuật của máy xúc và ôtô. Các chỉ tiêu phân tích tình hình hoạt động của máy xúc và ôtô. Các chỉ tiêu số lượng độ tin cậy của ôtô - máy xúc trên các mỏ lộ thiên Việt Nam. Các biến số ngẫu nhiên tìm được theo các phân phối cơ bản.

Xác định giá trị Krg theo E và dtb. Xác định giá trị Kxđ theo E và dtb.