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

ian của một chuyến xe, ph; xdt - thời gian xúc đầy xe, ph. 2.1.4. Xác định mối qu n hệ giữ máy xúc và ôtô trong mỏ lộ thiên dự trên dung tích gầu máy xúc, t i trọng ôtô và quãng đƣờng vận chuyển Theo PGS. TS Hồ Sĩ Giao, kinh nghiệm rút ra từ hoạt động thực tiễn trong các mỏ lộ thiên trên thế giới th tải trọng ôtô sử dụng trên mỏ lộ thiên có thể đƣợc chọn trên cơ sở dung tích g u xúc của máy xúc v quãng đƣờng vận tải của ôtô. 2.2. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THUẬT TOÁN NGOÀI NƢỚC TRONG VIỆC TÍNH TOÁN ĐỒNG BỘ MÁY XÚC - ÔTÔ 2.2.1. Thuật toán x p hàng Trong thuật toán xếp hàng, các xe ôtô đƣợc coi nhƣ những “khách h ng” di chuyển giữa các “trung tâm dịch vụ” l các máy xúc, đƣờng vận tải, bãi thải, kho chứa, trạm nghiền, Các mô h nh sẽ ƣớc tính thời gian chờ đợi tại các máy xúc, bãi thải, cũng nhƣ việc sử dụng các thiết bị trong quá trình hoạt động n y. Các kết quả sẽ giúp cho nh quản lý mỏ lựa chọn đƣợc máy xúc v ôtô hợp lý cũng nhƣ số lƣợng ôtô tối ƣu. 7 Hình 2.1. Minh hoạt các hoạt động xúc bốc - vận tải trên mỏ lộ thiên 2.2.2. Thuật toán Monte C rlo và ứng dụng củ nó trên các mỏ lộ thiên Một trong những phƣơng pháp thực nghiệm máy tính ph biến nhất trên thế giới hiện nay l phƣơng pháp Monte Carlo. Đây l một lớp các thuật toán sử dụng mẫu ngẫu nhiên để thu đƣợc kết quả số. Mô hình toán học mô phỏng sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô đƣợc dựa trên sự phân tích các nhân tố điều khiển đƣợc v không điều khiển đƣợc, trong đó sự kết hợp các nhân tố điều khiển đƣợc sẽ đem lại hiệu quả kinh tế. Mô hình toán học của sự phối hợp này có thể biểu thị nhƣ sau: Hàm tối ƣu Z = F( Xi, Yj) với: i = 1, 2, M; j = 1, 2, N (2.2) Trong đó: Z - đánh giá hiệu quả (chi phí, lợi nhuận, năng suất...); Xi - các biến điều khiển đƣợc; Yj - các biến không điều khiển đƣợc; F - h m điều khiển. Quá trình tính toán lựa chọn ĐBTB cho máy xúc v ôtô áp dụng thuật toán Monte Carlo đƣợc mô tả ở hình 2.2. Hình 2.2. Sơ đồ khối mô phỏng quá trình lựa chọn ôtô 8 2.2.3. Nhóm các phƣơng pháp dựa trên việc nghiên cứu các ho t động của thi t bị trong đồng bộ: Nhóm các phƣơng pháp n y bao gồm: Phƣơng pháp qui hoạch tuyến tính; Phƣơng pháp mô phỏng. Các nghiên cứu điển hình theo phƣơng pháp n y l Rumfelt (1961), Stefako (1973), Learmont, Morgan (1975), Atkinson (1971, 1992), Singhal (1986), Lizotte, Maehlmann (1988), Wiemer (1994), Vogt (1996), 2.2.4. Nhóm các phƣơng pháp sử dụng trí tuệ nhân t o: Nhóm các phƣơng pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo bao gồm: phƣơng pháp sử dụng hệ thống kiến thức chuyên gia; phƣơng pháp sử dụng các thuật toán di truyền học. Hình 2.3. Sơ đồ của một hệ thống chuyên gia điển hình Hình 2.3. Minh họa cơ cấu thuật toán di truyền 2.2.5. Nhóm các phƣơng pháp nghiên cứu của các nhà khoa học mỏ Liên Xô cũ: Đại diện nhóm các phương pháp nghiên cứu này phải kể đến các nhà khoa học mỏ nổi tiếng của Liên Xô cũ như: МЕЛЬНИКОВ Н.В., АИ Арсентьев, ВВ Ржевский, ПИ Томаков ИК Наумов, Н А Чинакал, ВВ Хронин, Юрий Иванович Анистратов, БА Богатов và НИ Березовский. Ngoài ra còn một số nghiên cứu mới gần đây của các nhà khoa học LB Nga như: sử dụng hiệu quả các thiết bị vận tải trên mỏ, phạm vi và giới hạn của công tác xúc bốc - 9 vận tải trên các mỏ nhỏ khi giá bán khoáng sản thay đổi, giải pháp kỹ thuật lựa chọn máy xúc, 2.2.6. Nhóm các phƣơng pháp nghiên cứu dựa trên các chƣơng trình phần mềm tính toán có sẵn FPC là một chƣơng trình của hãng Caterpillar sử dụng để tính toán thời gian chu kỳ chuyển động của thiết bị làm đất, kích thƣớc t hợp đồng bộ thiết bị và chi phí trong lĩnh vực khai thác mỏ. TALPAC là phần mềm của hãng Runge ra đời năm 2003, đƣợc sử dụng để phân tích hiệu quả làm việc của các đồng bộ thiết bị hiện có hoặc để kiểm tra việc áp dụng các đồng bộ thiết bị mới cho mỏ. 2.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ các phân tích dựa trên cơ sở khoa học của một số thuật toán trong nƣớc v quốc tế có thể áp dụng để tính toán đồng bộ máy xúc - ôtô, NCS rút ra các kết luận sau: - Các thuật toán trên hầu hết mới chỉ dừng lại ở việc phân tích chu tr nh vận tải kín m chƣa tính tới chu tr nh vận tải hở; - Chƣa tính tới sự ảnh hƣởng của nhiều yếu tố khác nhƣ: chủng loại thiết bị, mức độ cũ mới của thiết bị, sự dịch chuyển của cung độ vận tải, CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU HÓA SỰ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN 3.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI HIỆU QUẢ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TRÊN CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH 3.1.1. Sử dụng nhiều chủng lo i thi t bị khác nhau Qua số liệu điều tra, khảo sát tại một số mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh cho thấy hầu hết các mỏ đều đang sử dụng nhiều chủng loại thiết bị khác nhau bao gồm cả ôtô và máy xúc. Công tác xúc bốc và vận tải trên mỏ bao gồm cả xúc bốc, vận tải đất đá thải và xúc bốc, vận tải than. 3.1.2. Cung độ vận t i chƣa đƣợc cập nhật theo bƣớc dịch chuyển của gƣơng khai thác Vận tải là một trong những khâu dây chuyền công nghệ quan trọng trong khai thác mỏ lộ thiên, chiếm từ 40÷60% t ng chi phí khai thác. Đối với các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, do đặc điểm khai thác ngày càng xuống sâu, khối lƣợng đất đá bóc ngày càng nhiều, cho nên công tác vận tải ngày càng khó khăn và chi phí vận tải ngày càng cao. Hầu hết, quá trình tính toán khi thiết kế và lựa chọn thiết bị phục vụ cho mỏ đều chỉ tính toán cung độ vận tải cố định mà chƣa đề cập tới sự thay đ i cung độ vận tải khi gƣơng khai thác dịch chuyển. 3.1.3. Sử dụng các thi t bị đã cũ, n ng suất thấp Hiện tại, hầu hết các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh đều đang sử dụng nhiều chủng loại thiết bị, máy móc khác nhau, trong số đó có nhiều loại đã cũ và hết khấu hao. Sự không đồng bộ giữa các loại máy xúc và ôtô khác nhau, đặc biệt đối với các thiết bị cũ, năng suất thấp đã làm cho năng suất của cả đồng bộ máy xúc - ôtô giảm nhanh. 3.1.4. Sơ đồ xúc bốc, nhận t i chƣa hợp lý Thực tế tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh cho thấy, hiệu quả phối hợp giữa máy xúc và ôtô còn phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nhận tải của ôtô và sơ đồ dỡ tải của máy xúc cũng nhƣ tay nghề của ngƣời công nhân điều khiển máy xúc. 3.1.5. Ảnh hƣởng của vận tốc xe ch y đ n chu kỳ vận t i Hiệu quả của sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô chịu ảnh hƣởng rất nhiều bởi chu kỳ vận tải. Hơn thế, các mỏ hiện tại đều đang sử dụng chu trình vận tải kín, tức là số ôtô đƣợc tính phục vụ cho một máy xúc là cố định. Do vậy, nếu ôtô chạy chậm hơn so với tính toán thì máy xúc phải chờ đợi và ngƣợc lại, nếu ôtô chạy nhanh hơn so với tính toán thì sẽ xảy ra hiện tƣợng dồn ứ ôtô và thời gian chờ đợi của xe sẽ lớn hơn rất nhiều. 10 3.1.6. Ảnh hƣởng của chất lƣợng đƣờng vận t i Chất lƣợng đƣờng vận tải đƣợc thể hiện chủ yếu qua loại tuyến đƣờng, nền đƣờng và áo đƣờng và nó có tác động trực tiếp tới hiệu quả công tác vận tải trên mỏ. 3.1.7. Ảnh hƣởng của lo i vật liệu xúc bốc, vận t i Trong khai thác mỏ lộ thiên, loại vật liệu (đất đá và than, quặng,) là một trong những yếu tố gây ảnh hƣởng trực tiếp tới hiệu quả làm việc của thiết bị xúc bốc và vận tải. 3.1.8. Ảnh hƣởng của chu trình vận t i trên mỏ Công tác vận tải đất đá v than trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh có thể sử dụng một trong hai chu trình vận tải sau: chu trình vận tải kín (Hình 3.1) và chu trình vận tải hở (Hình 3.2). Chu trình vận tải kín trên các mỏ lộ thiên l chu tr nh đƣợc tính toán cụ thể số lƣợng máy xúc và số lƣợng ôtô phục vụ cố định cho một máy xúc. Các ôtô đƣợc tính toán phục vụ cho máy xúc theo một chu trình khép kín và hoạt động theo chu kỳ cố định. Hình 3.1. Minh họa chu trình vận tải kín Chu trình vận tải hở trên mỏ lộ thiên là chu trình linh hoạt hơn, cho phép các ôtô chọn các máy xúc gần nhất mà không phải chờ đợi thiết bị. Hay nói cách khác, chu trình vận tải hở trên mỏ lộ thiên không giới hạn số lƣợng thiết bị ôtô phục vụ cho một máy xúc, số ôtô phục vụ cho một máy xúc là không cố định. Tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, công tác vận tải đất đá v than chủ yếu sử dụng hình thức vận tải bằng ôtô với chu trình vận tải kín. Số lƣợng ôtô đƣợc tính toán cụ thể cho một máy xúc v đƣợc thực hiện theo chu trình khép kín. Hình 3.2. Minh họa chu trình vận tải hở 3.2. CÁC GIẢI PHÁP TỐI ƢU HÓA SỰ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TRÊN CÁC MỎ LỘ THIÊN 3.2.1. Sử dụng ít chủng lo i thi t bị khác nhau Để phát huy tối đa hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô trên mỏ, nên sử dụng ít chủng loại thiết bị phục vụ trên mỏ. Ngoài ra, việc sử dụng ít chủng loại thiết bị cũng thuận lợi hơn trong công tác quản lý, điều hành, thay thế và sửa chữa. 11 3.2.2. Cập nhật cung độ vận t i định kỳ theo bƣớc dịch chuyển củ gƣơng kh i thác Để nâng cao năng suất làm việc của các thiết bị vận tải cũng nhƣ các thiết bị xúc bốc và hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô, cần thiết phải tính toán và cập nhật cung độ vận tải định kỳ 1 tháng, 3 tháng hoặc 6 tháng/lần theo tiến độ dịch chuyển của gƣơng công tác v xác định lại các thông số làm việc của các thiết bị xúc bốc, vận tải, số lƣợng thiết bị phối hợp và hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô. 3.2.3. Không sử dụng những thi t bị quá cũ Để nâng cao hiệu quả l m việc của thiết bị cũng nhƣ nâng cao năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh không nên tiếp tục sử dụng những thiết bị đã quá cũ, hết khấu hao v có t nh trạng k thuật không đảm bảo yêu cầu về đồng bộ cũng nhƣ năng suất. 3.2.4. Tối ƣu hó các sơ đồ xúc bốc và nhận t i Để khắc phục những tồn tại hiện nay trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, cần thiết phải tối ƣu hóa các sơ đồ xúc bốc và nhận tải cả khi xúc bốc đất đá v xúc bốc than. 3.2.5. Tối ƣu hó vận tốc xe ch y (có t i và không t i) Nhƣ đã trình bày ở trên, hiệu quả của sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô chịu ảnh hƣởng rất nhiều bởi chu kỳ vận tải. Thời gian chu kỳ của một chuyến xe trên mỏ bao gồm cả thời gian nhận tải, thời gian xe chạy có tải, không tải và thời gian chờ đợi, trao đ i xe. Nhƣ vậy, thời gian xe chạy có tải và không tải chịu ảnh hƣởng trực tiếp từ vận tốc của xe (khi có tải và khi không tải). Để giảm thời gian chu kỳ của một chuyến xe có thể giảm một trong ba thời gian thành phần trên hoặc giảm cả ba nếu có thể. 3.2.6. Nâng cao chất lƣợng đƣờng vận t i Để nâng cao hiệu quả của công tác vận tải do ảnh hƣởng của loại tuyến đƣờng, nền đƣờng vận tải, cần phải thực hiện các giải pháp để nâng cao chất lƣợng đƣờng. 3.2.7. Sử dụng chu trình vận t i hở thay cho chu trình vận t i kín Để tối ƣu hóa hiệu quả phối hợp giữa máy xúc và ôtô trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, cần thiết phải sử dụng chu trình vận tải hở thay vì chu trình vận tải kín nhƣ đang sử dụng hiện nay. Chu trình vận tải hở cho phép các ôtô và máy xúc làm việc một cách linh hoạt hơn, chủ động hơn, giảm đƣợc tối đa thời gian chờ đợi v trao đ i xe, l m tăng năng suất của các thiết bị vận tải, máy xúc hoạt động liên tục mà không phải chờ đợi thiết bị vận tải. Lúc này, thời gian chờ đợi v trao đ i xe là bằng không (tm = 0), dẫn tới thời gian chu kỳ của một chuyến xe giảm đi. Tuy nhiên, việc sử dụng chu trình vận tải hở cũng sẽ phức tạp hơn, khó khăn hơn trong công tác quản lý và cần phải sắp xếp bố trí một cách phù hợp. 3.3. XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU HÓA VÀ CHƢƠNG TRÌNH PHẦN MỀM LỰA CHỌN ĐỒNG BỘ MÁY XÚC - ÔTÔ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH Phƣơng pháp tối ƣu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh đƣợc xây dựng dựa trên việc kết hợp các các ƣu điểm của các phƣơng pháp trƣớc đó, có tính đến điều kiên thực tế hiện nay của các mỏ. Phƣơng pháp tối ƣu hóa của NCS đề xuất đƣợc cụ thể hóa bằng trình tự tính toán kèm theo một chƣơng trình phần mềm tƣơng ứng do NCS phát triển để tối ƣu hóa việc lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh. Các dữ liệu đầu vào sẽ đƣợc nhập cho chƣơng tr nh phần mềm nhƣ: sản lƣợng của mỏ, số ngày làm việc trong một năm, số ca làm việc trong một ngày, số giờ làm việc trong một ca, loại vật liệu cần xúc bốc, vận chuyển, cung độ vận tải, chu trình vận tải, các hệ số khác, Để xác định đƣợc đồng bộ tối ƣu, phần mềm sẽ tính toán, sử dụng phép lặp để tính toán năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô của từng cặp thiết bị trong số các thiết bị đã đƣợc liệt kê ban đầu. Danh mục các thiết bị n y đƣợc cập nhật và b sung vào cơ sở dữ liệu (Database) của phần mềm trƣớc đó với các thông số làm việc của thiết bị do nhà sản xuất đƣa ra. Chƣơng tr nh sẽ thực hiện tính toán số máy xúc và ôtô phục vụ cho mỏ, cũng nhƣ năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô. 12 Trình tự tính toán, tối ƣu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô cho các mỏ khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh nhƣ sau: 3.3.1. Xác định n ng suất của máy xúc - Số máy xúc phục vụ cho mỏ: dt nx m x K Q A N . , chiếc (3.1) Trong đó: Am - khối lƣợng mỏ cần xúc bốc trong 1 năm, m 3; Qnx - năng suất làm việc của máy xúc trong 1 năm, m3/năm; Kdt - hệ số dự trữ thiết bị, Kdt=1,1÷1,2. Năng suất làm việc của máy xúc trong 1 năm đƣợc xác định nhƣ sau: NnQQ canx .. , m 3/năm (3.2) Với: n - số ca làm việc trong 1 ngày, ca; N - số ngày làm việc trong 1 năm, ng y; Qca - năng suất làm việc trong 1 ca của máy xúc, m3/ca. 3.3.2. Xác định n ng suất của ôtô a. Trƣờng hợp 1 (TH1): Nếu 0 0 V q  th năng suất ôtô đƣợc tính theo dung tích thùng xe. Số g u xúc đầy ôtô (đƣợc l m tròn) nhƣ sau: EK KV n xđ l g . .0 , gàu (3.3) và co ca voô T T KVQ ..60 .. , m3/ca (3.4) Trong đó: ng - số g u xúc đầy ôtô, gàu; Vo - dung tích thùng xe, m 3 ; Kl - hệ số lèn chặt của đất đá trong thùng xe do tải trọng động của đất đá khi g u xúc rơi v o thùng, đƣợc xác định nhƣ sau: xúcgàur xethùngr l K K K  (3.5) Trong đó: Kr thùng xe - hệ số nở rời của đất đá trong thùng xe; Kr gàu xúc - hệ số nở rời của đất đá trong gàu xúc. Kxđ - hệ số xúc đầy gầu của máy xúc; E - dung tích gàu xúc, m 3; Kv - hệ số sử dụng dung tích thùng xe v đƣợc xác định: 0 ... v KKEn K lxđg v  (3.6) Với: ng - số g u xúc đầy ôtô; Tca - thời gian làm việc trong 1 ca, giờ,  - hệ số sử dụng thời gian; Tco - thời gian chu kỳ của một chuyến xe, ph: Tco = tnt + tct + tkt + tdô + tm + tg, ph (3.7) Trong đó: tnt - thời gian nhận tải đƣợc tính theo công thức sau: 3600 . cgnt T nt  , ph (3.8) Trong đó: ng - số g u xúc đầy ôtô, gàu; Tc - thời gian chu kỳ xúc của máy xúc, s; tct - thời gian xe chạy có tải, ph: ct ct v S t  , ph (3.9) Với: S - cung độ vận tải, km; vct - vận tốc xe chạy có tải, km/h; tkt - thời gian xe chạy không tải, ph: kt kt v S t  , ph (3.10) 13 Với: S - cung độ vận tải, km; vkt - vận tốc xe chạy không tải, km/h; tdô - thời gian dỡ tải của ôtô, ph; tm - thời gian chờ đợi v trao đ i xe, ph; tg - thời gian trao đ i xe ở gƣơng, ph. b. Trƣờng hợp 2 (TH2): Nếu 0 0 V q  th năng suất ôtô đƣợc tính theo tải trọng của xe: Số g u xúc đầy ôtô (đƣợc l m tròn) nhƣ sau: .. .0 xđ rg g KE Kq n  , gàu (3.11) và co ca qoô T T KqQ . ..60 ..    , m3/ca (3.12) Trong đó: ng - số g u xúc đầy ôtô, gàu; qo - tải trọng của xe, tấn ; Krg - hệ số nở rời trong gàu xúc; E - dung tích gàu xúc, m3; Kxđ - hệ số xúc đầy gầu của máy xúc;  - trọng lƣợng riêng của vật liệu xúc bốc, vận tải, t/m3; Kq - hệ số sử dụng tải trọng của ôtô v đƣợc xác định: rg xđg q Kq KEn K . ... 0   (3.13) Với: ng - số g u xúc đầy ôtô; Tca - thời gian làm việc trong 1 ca, giờ,  - hệ số sử dụng thời gian; Tco - thời gian chu kỳ của một chuyến xe. 3.3.3. Tính toán n ng suất đồng bộ 3.3.3.1. Sử dụng chu trình vận tải kín Chu trình vận tải kín là chu trình vận tải có số ôtô phục vụ cho 1 máy xúc là cố định. Nhƣ vậy năng suất đồng bộ lớn nhất trong trƣờng hợp này khi năng suất của máy xúc làm việc trong 1 ca sẽ cân bằng năng suất của t ng số ôtô phục vụ cho 1 máy xúc đó trong 1 ca. a. Nếu xảy ra TH1 thì năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô lớn nhất sẽ là: j ô co ca vo i cacnx c N T T KVTKK T E             . ..60 ...... .3600   (3.14) Trong đó: Nô - số ôtô cần thiết phục vụ cho 1 máy xúc để đạt năng suất đồng bộ tối đa, Nô=1n; i - số loại máy xúc có trong danh mục (database), i = 1m; j - số loại ôtô có trong database, j = 1k. Xác định đƣợc hệ số đồng bộ năng suất máy xúc thứ i với ôtô thứ j: j ô co ca vo i cacnx c đbij N T T KV TKK T E A              . ..60 .. .... .3600   (3.15) Với điều kiện Ađbij tiệm cận 1 thì hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô là tối ƣu. Sau khi xác định hệ số đồng bộ Ađbij, có 1 ma trận Xij với i là số loại máy xúc có trong database, j là số loại ôtô có trong database. Năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô tối ƣu nhất l năng suất đồng bộ có hệ số đồng bộ Ađbij tiệm cận với 1 (Ađbij >1 hoặc Ađbij <1). B i toán đƣợc đƣa về dạng tìm giá trị tiệm cận tối ƣu của ma trận Xij: 14 đbijđbnđbnđbn jđbđbđbđb jđbđbđbđb ij AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  b. Nếu xảy ra TH2 thì năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô lớn nhất sẽ là: j ô co ca qo i cacnx c N T T KqTKK T E             . . ..60 ...... .3600    (3.16) Trong đó: Nô - số ôtô cần thiết phục vụ cho 1 máy xúc để đạt năng suất đồng bộ tối đa, Nô = 1n; i - số loại máy xúc có trong database, i = 1m; j - số loại ôtô có trong danh mục database, j= 1k. Xác định đƣợc hệ số đồng bộ máy xúc thứ i với ôtô thứ j: j ô co ca qo i cacnx c đbij N T T Kq TKK T E A              . . ..60 .. .... .3600    (3.17) Với điều kiện Ađbij tiệm cận 1 thì hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô là tối ƣu. Sau khi xác định hệ số đồng bộ Ađbij, có 1 ma trận Xij với i là số loại máy xúc có trong database, j là số loại ôtô có trong database. Năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô tối ƣu nhất l năng suất đồng bộ có hệ số đồng bộ Ađbij tiệm cận với 1 (Ađbij >1 hoặc Ađbij <1). B i toán đƣợc đƣa về dạng tìm giá trị tiệm cận tối ƣu của ma trận Xij: đbijđbnđbnđbn jđbđbđbđb jđbđbđbđb ij AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  3.3.3.2. Sử dụng chu trình vận tải hở (tm = 0) - Tính số máy xúc phục vụ cho mỏ; - Tính t ng năng suất của máy xúc trong 1 năm:   xnxx NQQ . , m3/năm (3.18) Trong đó: Qnx - năng suất trong 1 năm của một máy xúc, m 3/năm; Nx - số máy xúc phục vụ cho mỏ, chiếc. - Tính số ôtô phục vụ cho mỏ: a. Nếu xảy ra TH1: - Số ôtô phục vụ cho mỏ l : dt co ca vo m ôt K Nn T T KV A N . .. ..60 ..   , chiếc (3.19) - Tính t ng năng suất của ôtô trong 1 năm: 15   ôt co ca voôt NNn T T KVQ ... ..60 ..  , m3/năm (3.20) - Tỉ số đồng bộ máy xúc - ôtô Ađbij:     jôt ix đbij Q Q A    (3.21) Với i - số loại máy xúc có trong database, i =1m; j - số loại ôtô có trong database, j = 1k. Kết quả tính toán Ađbij cho 1 ma trận Xij: đbijđbnđbnđbn jđbđbđbđb jđbđbđbđb ij AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  B i toán đƣợc đƣa về dạng tìm giá trị tiệm cận của ma trận Xij. Tức là: trong số tất cả những phần tử thuộc ma trận Xij, chỉ xét những phần tử lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1 và tiệm cận với 1 nhất trong số những phần tử đó. Kết quả trả về cặp máy xúc - ôtô có giá trị Ađbij tiệm cận với 1 nhất. b. Nếu xảy ra TH2: - Số ôtô phục vụ cho mỏ l : dt co ca qo m ôt K Nn T T Kq A N . .. ..60 ..   , chiếc (3.22) - Tính t ng năng suất của ôtô trong 1 năm:   ôt co ca qoôt NNn T T KqQ ... ..60 ..  , m3/năm (3.23) - Tỉ số đồng bộ máy xúc - ôtô Ađbij:     jôt ix đbij Q Q A    (3.24) Với i - số loại máy xúc có trong database, i =1m; j - số loại ôtô có trong database, j = 1k. Kết quả tính toán Ađbij cho 1 ma trận Xij: đbijđbnđbnđbn jđbđbđbđb jđbđbđbđb ij AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  B i toán đƣợc đƣa về dạng tìm giá trị tiệm cận tối ƣu của ma trận Xij với giá trị 1. 16 Hình 3.3. Sơ đồ khối thuật toán tối ƣu hóa đồng bộ máy xúc – ôtô cho các mỏ lộ thiên Khi sử dụng thuật toán tối ƣu hóa đồng bộ máy xúc - ôtô trên, bài toán có thể giải quyết đƣợc trong 4 trƣờng hợp thực tế sau: 1. Lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô hoàn toàn mới (Hình 3.4) Lúc n y chƣơng tr nh sẽ tiến hành giải một ma trận Xij với i là số loại máy xúc có trong database của chƣơng tr nh, j là số loại ôtô có trong database của chƣơng tr nh v chọn ra đƣợc đồng bộ tối ƣu có giá trị năng suất đồng bộ là lớn nhất. Đồng thời chƣơng tr nh cũng tính toán ra số máy xúc và số ôtô cần thiết phục vụ cho mỏ. đbijđbnđbnđbn jđbđbđbđb jđbđbđbđb ij AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  Để giải b i toán trong tƣờng hợp 1, sử dụng ngôn ngữ lập trình .Net nhƣ NCS đã tr nh b y ở trên để tìm ra giá trị tiệm cận với 1 nhất của ma trận Xij. 2. Lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô tối ưu trong số các thiết bị đã có sẵn của mỏ (Hình 3.5) Lúc này, danh sách checklist của máy xúc và của ôtô sẽ hiện ra cho phép ngƣời sử dụng chọn những thiết bị mà mỏ đã có sẵn. Sau khi chọn xong, chƣơng tr nh sẽ tiến hành giải một ma trận 17 Xab với a là số loại máy xúc có sẵn của mỏ đã đƣợc chọn, b là số loại ôtô có sẵn của mỏ đã đƣợc chọn. đbabđbađbađba bđbđbđbđb bđbđbđbđb ab AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  Để giải bài toán này, NCS sử dụng ngôn ngữ lập trình .Net thực hiện tƣơng tự nhƣ trong trƣờng hợp 1 cho ma trận Xab. Kết quả tính toán của chƣơng tr nh sẽ là giá trị tiệm cận với 1 nhất của ma trận Xij tƣơng ứng với đồng bộ máy xúc - ôtô đƣợc chọn. Trong trƣờng hợp n y, chƣơng tr nh cũng giải quyết một ma trận tƣơng tự trƣờng hợp 1 nhƣng với số lƣợng phần tử ít hơn v số vòng lặp nhỏ hơn so với trƣờng hợp 1. 3. Lựa chọn ôtô mới phù hợp với máy xúc đã có của mỏ (Hình 3.6) Trong trƣờng hợp này, một danh sách kiểm tra (checklist) các máy xúc của chƣơng tr nh sẽ đƣợc thể hiện cho phép ngƣời sử dụng chọn những loại máy xúc có sẵn của mỏ, chƣơng tr nh sẽ mặc định giải bài toán tìm giá trị tiệm cận với 1 của một ma trận Xam với a là số loại máy xúc có sẵn của mỏ và m là số loại ôtô có trong database của chƣơng tr nh. Kết quả của bài toán là giá trị đồng bộ lớn nhất của ma trận Xam. đbamđbađbađba mđbđbđbđb mđbđbđbđb am AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  Trƣờng hợp này, bài toán có dạng tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp 2, tuy nhiên số ôtô đƣợc chọn mới hoàn toàn trong database của chƣơng tr nh, do vậy chƣơng tr nh phải xử lý một khối lƣợng công việc tính toán nhiều hơn trƣờng hợp 2 với số vòng lặp lớn hơn. 4. Lựa chọn máy xúc mới phù hợp với ôtô đã có của mỏ (Hình 3.7) Trƣờng hợp n y ngƣợc lại so với trƣờng hợp 3. Chƣơng tr nh cũng sẽ giải quyết một bài toán tƣơng tự với checklist ôtô đƣợc hiện ra v ngƣời sử dụng sẽ chọn những ôtô sẵn có của mỏ, chƣơng tr nh sẽ tiến hành tìm giá trị tiệm cận với 1 của ma trận Xnb với n là số loại máy xúc có trong database của chƣơng tr nh, b l số loại ôtô đƣợc chọn trong checklist. B i toán đƣợc giải tƣơng tự trƣờng hợp 3 bằng ngôn ngữ lập trình .Net. đbnbđbnđbnđbn bđbđbđbđb bđbđbđbđb nb AAAA AAAA AAAA X ... ... ... ... ... 321 2232221 1131211  Bằng phép lặp để tìm ra giá trị năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô của tất cả các loại máy xúc và ôtô có trong database hoặc máy xúc, ôtô có sẵn của mỏ, kết hợp với giải bài toán tìm giá trị tối ƣu của ma trận bằng ngôn ngữ lập trình .Net, NCS đã xây dựng chƣơng tr nh phần mềm tính toán 18 đồng bộ máy xúc - ôtô cho các mỏ lộ thiên một cách tối ƣu nhất về mặt k thuật dựa trên các thông số đầu vào thực tế của mỏ và các thông số làm việc của thiết bị do nhà sản xuất đƣa ra. Phần mềm này có tên là Opimization of Shovel and Truck (OST). Hình 3.4. Đồ thị xác định năng suất đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ 3.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG Với các kết quả đã nghiên cứu v tính toán trong chƣơng 3, NCS rút ra một số kết luận sau: - Hiệu quả phối hợp giữa máy xúc và ôtô trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh chịu ảnh hƣởng rất nhiều bởi các yếu tố nhƣ: sự thay đ i cung độ vận tải do bƣớc dịch chuyển của gƣơng trong quá trình khai thác; chu trình vận tải (kín hoặc hở) trên các mỏ; các sơ đồ xúc bốc, nhận tải sử dụng; chất lƣợng của tuyến đƣờng vận tải,; - Trình tự lựa chọn đồng bộ thiết bị có thể là lựa chọn máy xúc trƣớc, có thể là lựa chọn ôtô trƣớc. Tuy nhiên để tối ƣu hóa sự đồng bộ của máy xúc và ôtô trong trƣờng hợp có nhiều máy xúc, ôtô cần thiết phải lựa chọn đồng thời cả hai thiết bị v tính toán năng suất đồng bộ cũng nhƣ số lƣợng thiết bị cần thiết phục vụ cho mỏ. Quá tr nh tính toán đƣợc lặp vô hạn với tất cả các thiết bị theo các trƣờng hợp 1, 2, 3, 4 m NCS đã tr nh b y ở trên để tìm ra giá trị năng suất đồng bộ