Правильно: завкафедрой (сложносокращенное слово) и зав. кафедрой (графическое сокращение). В официальном документе лучше написать полностью: заведующий кафедрой.
Оба варианта правильны, однако формы завскладом, завлабораторией более характерны для устной речи.
Постараемся ответить подробнее. Варианты завкафедрой, замдекана, завбиблиотекой орфографически правильны. Первые части сложных слов зав..., зам... пишутся слитно. Однако такие формы более характерны для устной речи и не всегда могут быть уместны на письме (например, вряд ли возможно в подписи к официальному документу: завбиблиотекой). Полные же варианты заведующий библиотекой, заместитель декана являются стилистически нейтральными и применяются как в устной, так и в письменной речи. От них и образуются сокращения зав. библиотекой, зам. декана, являющиеся нормативными и общеупотребительными.