露天矿最终境界的经济-生态一体化优化

基于规则块体品位模型和地表模型,使用锥体排除法产生地质最优境界序列和地质最优开采体序列.建立动态排序模型,对每个境界的地质最优开采体序列进行动态排序,使用动态规划方法以净现值最大为目标函数,找出最佳开采路径作为最优开采方案.根据每一个地质最优境界的最优生产计划选出净现值最大的境界作为最优境界,该境界的最佳开采路径作为最优生产计划,实现境界与生产计划同时优化.基于生态足迹理论构建矿山生态成本模型,结合各候选境界生产计划计算矿山生态成本,并纳入到露天矿境界中,使外生成本内生化,实现矿山项目评价和设计方案的“经济-生态一体化”优化.应用表明,生态成本对最终境界及矿山投资回报有重要影响.     

基于三维仿真和动态评估的露天矿采剥顺序优化

矿石品位分布无序,导致矿山不同采剥顺序所得经济效益差别很大,为获得优越的矿山排产方案,提出了基于三维仿真和动态评估的露天矿开采顺序优化方法.利用三维仿真技术实现复杂露天矿山矿岩多层次约束的动态开挖,获得每年矿岩采剥量及出矿品位.根据矿山总图布置、采剥位置和发展方式计算矿岩运距,进行矿山设备选型,进而估算矿山基建投资,在矿产品预测售价基础上计算各方案净现值,经比较确定最优开采顺序.以某大型钼矿为例,在矿业软件Surpac中创建了地质块体模型并进行品位估算和价值参数赋值,然后通过矿石售价折扣方式获得系列嵌套境界方案,根据矿山实际条件,借助MineSched软件通过多种约束手段对采剥方案进行排产,运用经济动态评估方法确定了最优采剥方案.     

不同市场条件下金属露天矿分期方案动态优化

基于浮锥排除法基本原理以及动态规划法进行露天矿分期方案动态优化.采用2000万t矿量作为境界增量,使用锥体排除法产生一系列地质最优候选境界,以净现值最大为目标函数,对候选境界序列进行动态规划,得出不同市场价格条件下的最优分期方案.研究结果表明,当价格平均年增长率分别为1.5%,3%,4.5%,其所对应的生产成本年增长率分别为0.5%,1%,2%时,给出的最佳方案为分两期开采方案和分三期开采方案,其中分两期开采方案比分三期开采方案产生的经济净现值分别多1.2%,3%,4.3%;但分两期开采方案比分三期开采方案采出的矿石量分别少9.2%,7.9%,13.1%.由此可见,以净现值或者矿石资源量作为生产决策指标对最优分期方案的选取有很重要的影响.     

金属露天矿生产计划优化算法的改进

针对露天矿生产计划优化中使用锥体排除法产生地质最优开采体序列时，不考虑锥体之间重叠部分对相应锥体的平均品位影响的问题，提出了改进的锥体排除算法.该算法在锥体排除过程中，重新确定了锥体的空间搜索逻辑，同时重新计算锥体数组中受品位最低锥体影响的各锥体的平均品位并重新排序.把新算法产生的地质最优开采体序列作为状态变量建立动态排序模型，对所有可行的路径进行评价，得出NPV最大的路径作为最优开采方案.实例应用表明，在相同技术经济条件下，改进后的优化算法无论是生产能力稳定性还是最终净现值都明显优于原算法，其中NPV提高了105%.     

分期矿量范围对境界优化的影响

以帮坡角及技术经济参数为依据,基于矿床数值模型,运用锥体排除法生成最大境界.根据在最大境界内产生的地质最优候选境界序列,设置5组不同分期矿量范围.通过对分期数、分期境界内的矿岩量、净现值及各分期跨度时间的对比,分析分期矿量范围对境界优化的影响.优化结果表明:分期矿量下限不变,上限增加,分期数减少,由9期开采转为8期开采;分期境界内采矿量、岩石剥离量的波动主要发生在前几个分期境界内.总净现值一直增加,但增加幅度逐渐减小.各分期时间跨度下限不变,上限逐渐增加.从总净现值及分期跨度时间来看,分期矿量范围在6~9年或6~10年更适于该矿山提高经济效益.     

多金属矿床边际品位优化与应用

为了有效利用稀缺的地质资源,建立了以净现值(NPV)为目标函数的矿床经济评价模型.采用盈利法计算伴生元素的当量品位,并基于三维数字矿床模型,分别以目标函数最大化和净现值大于0为目标,得出最优边际综合品位和盈亏平衡边际综合品位的计算方法.应用所建立的模型对某铜钼矿的边际品位进行了优化计算,优化结果可为矿山的投资建设和生产规划提供准确的经济分析,并保证资源的最优化利用.     

多金属地下矿山生产计划动态优化

为了实现多金属地下矿山生产计划编制的动态性和科学有效性,以开采过程中技术经济要求和空间序列关系为约束条件,以利润最大化为目标构建多金属地下矿山生产计划动态优化模型.模型将采准、切割、爆破、回采和充填过程抽象为基本作业单元并加以模型化处理,将地下开采的均衡性要求和接续性问题转化为空间约束条件,以开采状态作为决策变量,构建生产计划优化的0-1整数规划模型,并给出基于人工蜂群模型的求解算法.以西藏某铜钼矿的生产计划动态编制为应用案例,优化解算出矿山未来3年的生产计划,并给出矿床开采时序的三维可视化展示.优化结果表明,通过开采区域的动态调整,在有效保证生产连续性的同时,提升了矿山开采的经济效益.     

地下金属矿山采掘作业计划优化模型

为了实现地下金属矿山采掘作业计划编制的实时准确与科学有效性,针对矿山作业地点分散、生产组织复杂、矿石质量难以控制等特征,构建了基于0-1整数规划的作业计划优化模型.通过分析开采技术经济指标及空间逻辑关系,以最小品位偏差为目标,将产量均衡、出矿能力以及品位高低结合开采等转化为约束条件,考虑各采场作业工序、回采顺序、生产能力以及其他生产要素等,运用计算机技术和整数规划方法,得出地下矿山采掘作业计划最优方案.以国内某大型金矿为案例进行了模型的有效性验证,解算出矿山最优的采掘作业计划,并得出作业计划甘特图.结果表明,模型能够指导完成生产作业任务,且满足作业计划连续性和均衡性要求.     

考虑外委的露天矿剥岩计划的优化研究

针对“剥岩高峰”对矿山生产带来的不利影响，研究了设备配置更新策略与露天开采外委剥离的优化问题.基于铲运设备的运营成本与生产能力随设备役龄变化的关系，建立了决策单台设备退役时间的动态经济寿命计算模型，并根据此模型给出了具体的设备配置算法步骤.设置一系列不同的矿山自剥离量与外委剥离量的分界水平，计算各分界水平条件下的外委单价可行区间，然后在区间内确定外委商谈价格并分析得出与之对应的总成本净现值最低的外委方案.实例计算证明，采用该方法减少设备投资的成本要高于外委岩石剥离成本.     

露天矿生产规划要素整体优化方法及其应用

以剥采比最大境界为基础, 使用锥体排除法, 逐步排除满足增量大小且平均品位最低的部分, 得到一系列地质最优境界和对应境界的地质最优开采体序列.使用动态规划法得到每个境界的生产计划, 从中选出净现值最大的境界作为最优境界, 该境界的最佳开采路径作为最优开采方案, 实现露天矿境界同生产计划整体优化.对上述算法进行软件开发和实例应用. 结果表明, 成本及价格保持不变条件下, 整体优化最佳规划方案的采剥量及NPV比最大盈利境界分别小42.4%和大17.0%; 成本及价格分别上升2%和3.5%条件下, 整体优化最佳规划方案的采剥量及NPV比最大盈利境界分别大55.0%和6.0%.     

露天煤矿采区转向接续期间剥采工程优化

 近水平煤层露天煤矿划分成多个采区按顺序开采,上一个采区开采即将结束转向下一个采区开采时,需要做好两个采区在转向过渡期间的剥采工程优化安排,以保证转向过渡顺利.本文以平朔安家岭露天煤矿首采区向二采区转向开采期间剥采工程为例,提出了缓帮L型转向方案、缓帮扇形转向方案、重新拉沟开采转向方案,采用方案比较法分析比较了3个转向方案的生产剥采比、转向过渡时间、剥采运距及经济效益等,确定采用L型转向方案.在采区接续工程位置确定研究中,提出了多种两个采区V-P曲线接续方案,分析不同接续方案的生产剥采比、过渡时间等的变化规律,综合分析确定合理的转向过渡方案,并对两个采区的逐年剥采工程量进行优化.     

露天煤矿选采理论及方法研究

针对露天矿开采过程中因选采效果不好而造成的矿产资源损失及贫化问题,通过理论分析与计算,研究选采工艺、开采程序、台阶高度对选采效果的影响。分析不同采掘设备的选采效果,以根据不同煤岩选采类型的特点选择最优的选采工艺。以单个台阶推进模型为研究对象,计算分析露天矿开采过程中不同推进方向的选采技术指标,以矿山经济效益最大化为目标,建立了煤层最小选采厚度优化模型。通过建立数学模型推导出台阶高度与煤炭损失率、岩石混入率、最小可采厚度、最小剔除厚度的的函数关系,进而找出通过优化台阶高度来提高选采效果的方法。以白音华二号露天矿为实例进行了研究,结果表明:通过选择合理的选采工艺、推进方式,优化台阶高度,可以有效提升露天矿选采效果。     

基于层次分析法的复合煤层露天矿初始拉沟位置确定

 露天矿合理拉沟位置的确定对露天矿生产接续、剥采比控制具有重要影响.本文应用层次分析的基本决策理论,建立露天矿拉沟位置方案综合评价分析模型,结合内蒙古宝日希勒露天煤矿煤层赋存情况及开采现状,分析了三采区上部煤层采空区重新拉沟、开采下部煤层的可行性及必要性.依据露天矿拉沟位置的选择原则以及该矿的特殊地质地形条件,设计两个拉沟位置方案,分别分析各因素对下部煤层拉沟位置选择的影响.利用层次分析法,分析比较各方案的优缺点,最终确定出最合理的拉沟位置方案.结果表明,层次分析法的评价结果符合实际情况,且计算简单,具有较强的实用性.     

昌福山煤矿区灰岩含水层及其与煤系地层的关系

昌福山煤矿区灰岩含水层是矿区未来井下安全生产的主要隐患.通过矿区勘探过程对地下灰岩含水层的控制和掌握情况的分析,了解矿区灰岩含水层的水文地质特征,为可能对未来矿坑产生影响的局部灰岩水提出相应的防治对策,对未来矿山安全生产具有指导和帮助意义.     

可用于累煤层露天矿山的多周期目标规划模型

本文给出了一个可应用于复合煤层露天矿短期生产计划优化的目标规划模型.模型考虑了与煤质、煤产量及开采程序合理性有关的亏损与盈利.该方法利用了带有客观地确定权重系数的目标规划加权法.文后又给出了一个能说明该模型应用于实际采矿问题的例子.     

成本价格变化对露天煤矿最终境界的影响

基于经济合理剥采比准则以及地表模型和柱状煤层模型,应用CoalDesign软件系统对内蒙古某露天煤矿进行最终境界设计,得出了不同经济技术条件下的最终境界的形态.分析讨论了最终境界随成本价格变化的情况.实践表明,以当前技术经济参数为基准,原煤价格上升10%,原煤开采量增加79%,岩石剥离量增加115%,第四纪层剥离量增加6%,境界总体积增大95%,不考虑基建投资,利润值增加238%;开采成本降低10%,原煤开采量增加84%,岩石剥离量增加123%,第四纪层剥离量增加65%,境界总体积增大102%,不考虑基建投资,利润值增加245%.可以看出最终境界对成本价格的灵敏度很高,境界分析对矿山生产决策者做出正确决定有重要的参考价值.     

盘江矿区煤矿井下人员定位系统设计初探

建立可靠实用的煤矿井下人员定位系统，对改善煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义。正确选择成熟的煤矿井下人员定位系统，根据具体情况合理地进行系统布局设计是成功建设经济，可靠，实用的煤矿井下人员定位系统的关键。