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.     

露天煤矿最终境界优化实用算法

基于开采总利润最大的准则,设计了开采境界优化的“正锥体排除法”算法体系,包括最大境界的圈定,锥壳模板构建和锥体排除算法.该算法可以方便地处理不同方向和区域具有不同帮坡角的情况.把这一算法体系应用于建立的柱状煤层模型,根据矿山生产能力、煤矿地质条件、当前煤矿开采成本以及煤矿售价,进行优化,得出了在给定煤层赋存条件和技术经济条件下境界的最佳大小和形态,以及采剥量.为矿山生产决策者提供了设计依据,具有重要的参考价值.     

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.     

金属露天矿帮坡角变化对最终境界影响

基于正锥排除法基本原理优化南芬露天矿最终境界,研究上盘帮坡角变化对最终境界开采形态、矿岩量等影响.根据南芬露天矿不同时期采场生产现状,设置相关技术经济参数,对矿山进行初始境界优化;按照0.5°步长逐步提升上盘帮坡角,优化不同上盘帮坡角条件下的最佳境界.研究表明,随着帮坡角变陡,最终境界地表范围逐渐缩小,底部尺寸变大或者向下延伸;不同帮坡角加陡方案得到的最终境界,矿岩量可能增大或者减小,总成本也可能增加,但利润值增大.     

露天矿边界品位与最终境界的关系

在技术经济参数变化的情况下,主要讨论了边界品位与最终境界的关系.基于司家营露天矿生产数据,建立了盈亏平衡品位模型,并计算出不同市场价格条件下可采块段边界品位和必采块段边界品位.根据边界品位计算值,优化不同价格条件下的最终开采境界;基于某给定的边界品位,在相同的市场价格条件下进行境界优化,并比较两种方法得到的最终开采境界.结果表明,在相同的市场价格条件下,基于盈亏平衡法得到的最终境界要优于给定边界品位优化得到的最终境界.     

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。     

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.     

间接法求解具有最大横程的再入轨迹

针对运用间接法进行弹道优化时存在共轭变量初值高度敏感难以估计而无法获得全局最优解的缺点,引入混合遗传算法对弹道优化时的共轭变量初值进行搜索,并求解获得具有最大横程的再入轨迹. 求解时考虑了热流约束、过载约束和动压约束,约束的处理采用惩罚函数方法,通过对不可行解的惩罚转换为无约束问题. 数值仿真验证了该算法实用性.      

露天煤矿生产计划优化

基于浮锥排除法原理以及柱状煤层模型,在已知境界中产生地质最优采场序列.建立动态排序模型,以净现值最大为目标函数,用动态规划方法找出最优开采路径作为最优开采方案,实现开采顺序、生产能力及开采寿命三大要素的同时优化.将上述方法应用于某露天煤矿得出,该矿山开采时间为39年,年生产能力为1649万t,不考虑基建投资的生产净现值为33998亿;同时给出了每年岩石及表土剥离量和具体的开采位置,为矿山生产决策者提供了有力手段.     

矿山开采的生态成本

以生态足迹基本方法为基础,构建生态成本计算模型,并应用该模型以某露天矿和地下矿为例估算了2011~2020年的生态成本.研究结果表明,直接经济价值损失和能耗生态成本占矿山总生态成本的比例很大;露天矿山的生态成本远远高于地下矿山,露天矿山单位原矿的生态成本大约是地下矿山单位原矿的生态成本的两倍,主要是露天矿山的直接经济价值损失和复垦成本远远高于地下矿山.对矿山生态成本进行研究与核算,有利于矿山企业加强对生态成本的控制,促使企业更好地履行社会责任,使矿山企业自身的发展与社会的可持续发展结合起来.     

金属露天矿最终境界优化算法改进

锥体之间的重合问题是锥体排除法在露天矿最终境界优化中的一个固有缺陷.鉴于此,本文对已有锥体排除算法进行改进,在垂直方向缩小锥体扫描步长,将步长分别设置为模块高度的1倍,1/2和1/4,并根据矿体的实际赋存情况选择对应的扫描步长或者多步长组合进行分等级优化,以此提高优化精度.三个矿山的实例应用表明,在相同的技术经济参数条件下,改进后的优化算法得到的最终境界要优于原锥体排除算法,三个矿山利润值分别增加了0217亿,0417亿和2333亿元.     

深基坑土钉支护的参数优化设计

为了降低土钉墙的工程造价并保证安全,建立了土钉墙参数优化设计模型,对土钉道数、土钉直径、土钉长度、土钉水平间距、土钉竖向间距和土钉倾角等参数进行优化设计·对于土钉墙参数这样复杂的优化设计问题,传统的方法很容易陷入局部最优解,而遗传算法(GA)是一种全局优化方法,但在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡和迭代过程缓慢等缺点·为此提出进退搜索算法与遗传算法结合,并提出改进措施而构成改进混合遗传算法(IHGA)·工程实例的结果表明这种IHGA的优化设计结果不仅保证了深基坑的稳定性,而且使其工程材料成本大大降低·     

深基坑开挖及降水诱发邻近建筑物变形破坏机理及影响因素

为分析深基坑开挖及降水诱发地表不均匀沉降而引发邻近建筑变形、破坏机理,以广州某深基坑开挖—降水—开挖为例,从理论角度分析了同时考虑开挖和降水前后土体自重应力变化、渗流动水压力引起的有效应力变化以及止水帷幕对土体沉降约束作用时坑外土体沉降机理;借助三维渗流有限元模型分析土层-地下水-承台-桩相互平衡协调问题,探究建筑开裂原因并分析了多种影响因素。结果表明：坑外建筑物变形主要由井点降水超采所致,开挖影响较小;建筑物距基坑越近桩基变形越大,间距大于降水深度时可显著减小建筑变形;桩基刚度越大,桩体位移越小但弯矩越大;止水帷幕越深,建筑物沉降越小,一定深度后防沉降效果显著降低;分次降水能有效减小建筑物沉降,且此方式成本较低,具有很好的现实意义。     

软土地区深大基坑支护方案优化三维数值模拟分析

以软土地区某内支撑体系深基坑为研究背景,实际工程对原方案的基坑分区进行了合并,并调整了支撑的水平和竖向布置。为了研究方案调整后的优化效果,运用数值模拟软件PLAXIS建立了原方案和优化方案模型,首先通过优化方案计算结果与工程实测结果的对比证明了数值模拟的有效性,然后对比了原方案和优化方案的模拟结果,对比结果表明：优化方案对坑外土体和围护结构变形的控制优于原方案,最后对比了两方案的造价和工期,结果表明优化方案造价更低,工期更短。因此,此次优化的效果明显。优化方法和得到的结论可为类似工程提供参考。