一种新的用于编制露天矿生产计划开采模型

用混合整数规划法求解露天矿生产计划编制问题(OMPSP),其算法的时间复杂度为指数阶。提出一种基于成本流的露天矿开采锥模型(CFCM)。采用图论的方法将矿床块段模型抽象为节点的集合,用有向边表示成本流,将所有正价值节点与其开采锥内负价值节点相连形成初始CFCM。研究采用线性规划的方法对成本流进行合理分配而形成最终CFCM的方法,并应用于实际露天矿山的计划编制工程中。研究结果表明:CFCM能极大地减少用混合整数规划法求解OMPSP时的整数变量个数,适应于复杂的实际OMPSP,其计算结果与工程实际结果较吻合,为解决实际OMPSP提供了一种新的有效方法。     

大型复杂露天矿山境界优化方法

 为提高露天矿山的设计效率和经济效益,针对传统手工方法圈定露天境界时存在的准确度低、工作量大等缺点,提出在价值块段模型(Economic Block Value Model,EBVM)基础上运用Lerchs-Grossmann算法求解大型复杂露天矿山境界优化问题的方法。详细阐述了EBVM的构建途径,构造了求解境界优化问题的线性规划数学模型,并从图论学的角度介绍了Lerchs-Grossmann算法的求解步骤。该方法已在DIMINE数字采矿三维平台中得到实现,并应用于实际露天矿山的境界优化和设计中。结果表明,该方法能够快速准确地求解出不同参数条件下的最优开采方案,克服了传统手工方法的弊端,为矿山的设计生产和资源的优化利用提供了依据和保证。     

Whittle软件在内蒙古迪彦钦阿木钼矿境界优化中的应用

境界优化是露天矿一个重要的步骤和环节,它可以使矿山企业利润最大化,但由于露天开采面是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布以及多变的经济参数等一系列非线性动态问题,最优境界的确定显得尤其困难。本文在利用surpac建立三维地质实体模型和块体模型的基础上,在考虑资金的时间价值和边坡角几何约束条件下,根据不同矿石市场价格、边坡角影响及剥采比的变化情况,运用whittle矿业软件进行动态综合的境界优化,寻求一个最优的开采境界,对下一步矿山初步设计和开拓提供参考和决策依据。     

底摩擦模型模拟露天转地下开挖采空区影响下边坡变形破裂响应特征及其稳定性

以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区深部缓倾斜中厚磷矿层露天转地下开采为工程背景,利用底摩擦模型实验仪,进行了不同露天坑境界顶柱厚度边坡高度下的底摩擦模拟模型实验.结果表明:边坡的变形破坏响应特征可分为边坡岩体小范围微破裂和松动→边坡岩体局部范围失稳破坏→边坡岩体整体向采空区滑落失稳破坏三个阶段,边坡岩体变形破坏模式主要是采动边坡岩体向采空的拉裂、破断和滑移破坏.在边坡高度一定情况下,随着露天境界顶柱的厚度由30 m逐渐减小到20 m和10m,边坡的稳定性与境界顶柱的厚度呈正比关系,20～30m是露天境界顶柱比较合理的厚度.在境界顶柱的厚度一定情况下,边坡高度由60 m增大到108 m,边坡的稳定性与坡高的厚度呈反比关系,108 m边坡转入地下开采后是不稳定的.     

大型露天终了边坡稳定性分析与加固方案优化

基于正交试验设计、有限元分析与RBF神经网络理论建立露天边坡岩体力学参数反演模型,形成露天边坡岩体力学参数分析方法;基于MIDAS/GTS大型数值计算平台建立露天边坡三维稳定性分析模型,形成露天边坡稳定性分析方法。选择典型矿山,对露天矿山终了边坡的岩体力学参数和边坡的稳定性进行分析,提出可行的加固方案,并通过数值计算分析与经济效果评价提出合理的加固措施。研究结果表明:该研究方法对类似工程研究有借鉴意义。     

数值模型在确定综合开采边坡角中的应用

传统上对露天矿山开采综合开采边坡角的确定,是采用对工程地质勘测资料的归纳、分析、对比以及结合工程技术人员的经验, 来综合确定的.而随着科技的进步,电脑模拟技术以及各种仿真模拟软件的开发应用,解决了人工无法完成的有限元划分与计算,使得应用有限元方法解决工程问题成为可能.本文结合工程实例,将两种有限元模拟计算软件ANSYS和FLAC3D应用到石灰石矿山露天开采的综合开采边坡角计算中.在两种模拟软件的应用中,选择ANSYS软件为主模拟软件,而使用FLAC3D作为复核对比软件加以验证ANSYS的模拟计算结果.通过建立数值模型,经过有限元计算并综合分析模拟计算结果,确定了最优的综合开采边坡角,从而使石灰石的开采量大为增加,创造了良好的经济效益,也为矿山综合利用和后期环境恢复创造了适宜条件.     

攀枝花露天矿排土场边坡稳定性的三维数值模拟研究

矿山排土场边坡的稳定性评价及安全管理对矿山环境的保护和地质灾害的防治具有重要意义。针对攀枝花露天矿的排土场 ,在建立其边坡地质模型的基础上 ,利用 FLAC-3 D软件 ,建立了排土场边坡的三维模型 ,对边坡的稳定性进行三维数值模拟研究 ,获得了排土场边坡变形破坏的基本特点及稳定性的基本状况。模拟的结果和现场调查的结果基本一致 ,从而为该排土场边坡的进一步治理提供了依据。针对 FLAC-3 D不能直接建立几何模型的特点 ,开发了一个数据前处理程序 ,可以自动生成与 FLAC-3 D相匹配的模型数据文件。     

露天矿排土场滑坡的可拓评价预警

应用可拓学理论,建立基于物元和关联函数的排土场滑坡评价预警模型,选取黏聚力、内摩擦角、地基坡度、边坡高度、最大日雨量和地表裂缝6个预警指标,划分5级预警模式。研究结果表明:在评价指标权重的计算中,引入未确知有理数的概念,能提高预警模型的精度和效率。选取我国典型露天铁矿的排土场作为工程实例,经预警模型计算,该排土场滑坡预警等级的级别变量特征值为2.13,属于蓝色预警范围,该结果与矿山实际情况吻合较好,说明该模型对排土场滑坡灾害有较好的适用性;将可拓评价和未确知有理数及预警等级结合在一起建立的滑坡预警模型,具有简便、高效、准确的特点,为露天矿山排土场的滑坡预警提供了新的思路和手段。     

司家营高陡边坡最终边坡角优化

以司家营露天采场为工程背景,利用矿山开采已揭露的地质信息,在对矿山工程地质调查的基础上,利用有限差分程序FLAC软件来模拟分析不同边坡角条件下边坡的稳定性。分析结果表明,与开采设计相比该矿山的最终边坡角有提高的潜力。     

司家营高陡边坡最终边坡角优化

以司家营露天采场为工程背景,利用矿山开采已揭露的地质信息,在对矿山工程地质调查的基础上,利用有限差分程序FLAC软件来模拟分析不同边坡角条件下边坡的稳定性.分析结果表明,与开采设计相比该矿山的最终边坡角有提高的潜力.     

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.     

露天转地下开采模型试验系统及其应用

为研究露天转地下开采条件下,高陡边坡与地下采场围岩的变形和应力变化规律,研制出一种高陡边坡露天转地下开采模型试验系统.该系统由开采模拟方法和开采模拟系统组成,其中,模拟试验方法包含完备的模型制作和开采模拟技术,开采模拟系统包含模型框架、模型制作设备和模型监测系统.以大冶铁矿狮子山矿段为工程背景,运用该系统进行露天转地下开采模型试验研究,得到开采过程中矿区边坡、地下采场围岩的变形规律和破坏特征.研究结果表明:该系统具有良好的适应性,可满足露天转地下开采及其他大型地下工程物理模型试验研究的需要.     

境界顶柱安全评价未确知测度模型及其应用

 运用未确知测度理论,建立露天转地下境界顶柱安全性评价模型。从露天转地下矿山的地质条件和工程状况出发,选取境界顶柱厚度、抗压强度、抗拉强度、露天坑深度、节理分布、地下矿采矿方法和露天坑积水7项指标作为判别指标。根据实际情况建立未确知测度函数,采用信息熵理论获得各判别指标的权重,并依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出境界顶柱的安全评价结果。采用该评价模型对新桥硫铁矿、石人沟铁矿和获各琦铜矿3座典型的露天转地下矿山境界顶柱的安全性进行评价,评价结果与已经完成露天转地下矿山的境界顶柱实际情况符合较好,因此,根据评价模型的评价结果,推断新桥硫铁矿采用的境界顶柱方案是可行的。研究结果表明,此安全评价模型可行,为境界顶柱安全性评价提供了一种有效的方法。     

基于目标规划的露天矿多元素配矿优化

针对爆堆品位分布不均时,露天矿多元素多卸矿点配矿而造成配矿时间长、配矿结果粗略等问题,提出了基于目标规划的露天矿自动化配矿优化方法.将爆堆离散化为若干规则单元块,采用地质统计学方法,以岩粉取样数据为基础,实现对爆堆品位的精细化预测;考虑元素配矿优先级的同时,以品位偏差最小为目标函数,建立基于目标规划的露天矿配矿优化模型;用C++语言编程并调用LPSlove求解器求解,输出露天矿配矿优化方案并自动圈定爆堆采掘范围.该方法应用于内蒙古某大型多金属露天矿,配矿解算快速,其配矿结果在品位指标允许的误差范围之内,极大提高了配矿效率.     

基于SURPAC的复杂岩体RFPA3D模型构建与应用

RFPA^3D软件前处理功能薄弱,无法有效便捷地建立形态复杂的岩体模型,而采矿专业软件SURPAC具有强大的复杂地质精确建模能力,且两款软件模型单元均为六面体单元,以此作为研究基础,提出利用SURPAC软件快速准确地进行RFPA^3D模型生成的方法.根据SURPAC块体单元和RFPA^3D模型单元之间的数据关系,在MATLAB中编制以上两种软件的模型转换程序STOR.m;并在某露天铁矿挂帮矿开采边坡失稳分析中进行了应用.计算过程及结果表明,复杂岩体模型的转换高速便捷、准确可靠,同时拓展了RFPA^3D和SURPAC的应用空间.     

海州矿北帮F_（E1）断层变形区稳定性预测

本文分析了海州露天煤矿北帮ＦＥ１断层变形区工程地质条件及滑坡征，采用模型试验方法分析了边坡变形和岩移机理，结合稳定系数计算对边坡稳定状态进行了综合分析，并对该区边坡稳定性进行了初步预测．     

露天煤矿采场复垦与再利用

针对我国各露天煤矿的具体情况,对露天煤矿采场进行了具体分类,论述了露天煤矿闭坑后,可能引起环境地质灾害、地下水污染、大气污染等一系列环境问题.借鉴国外露天煤矿采场复垦与再利用的经验,提出了不同类型的露天煤矿采场采取不同措施进行复垦与再利用.     

露天矿多采区受约束条件下全境界优化

基于浮锥排除法基本原理,使用Smart Miner软件对两露天采场进行全境界优化,将两个不同生产条件的采场合为一个矿区.考虑到不同采区生产技术经济参数不一样,而境界优化结果对这些参数的敏感度较高,所以软件增加了优化中识别开采对象所在分区,按所属分区的技术经济参数进行优化的功能;同时采场开采范围受地表构筑物影响,因此软件新增在任何约束范围进行境界优化功能.以司家营露天矿区为例分别在有约束和无约束条件下根据分区参数进行优化.结果表明,地表构筑物对最佳境界的约束"很硬",由此少采1亿t矿,且在-202 m水平开始形成挂帮矿;如果这1亿t矿仍然露天开采,那么地表构筑物移除费用必须小于3.4亿元.     

深部复杂采空区垮塌预判及三维探查

某矿山进入深部开采,采空区周围的地质条件和地压条件更趋复杂,运用空区精密监测系统(CMS)建立某采空区三维实体模型,结合其地质地压条件,运用数值分析软件对其进行数值分析。分析结果表明,该采空区北帮地压显现特别突出,明显超出了围岩的自承能力,由此预判该采空区北帮将发生垮塌破坏。对采空区进行二次探测,三维探查与垮塌预判结果完全吻合,验证了预判结果,为矿山安全隐患的提前预防提供了可靠方法。