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.     

基于有限体积法的土壤重金属污染物运移模拟

针对重金属污染物在土壤中的运移扩散问题,采用有限体积法对二维稳态水流中污染物运移的基本方程进行离散,获得污染物在饱和土壤中运移的有限体积法计算模型.运用Matlab模拟不同条件下重金属污染物运移的动态过程,研究污染物运移规律.研究表明,当污染源始终存在时,随着时间的推移,质量浓度等值线近似由中心抛物线形渐变为外围椭圆形,水平向和竖直向浓度均不断减小;当污染源存在10天后移除时,随着时间的推移,质量浓度等值线呈椭圆形,污染范围逐渐变大,浓度不断减小,椭圆中心处浓度最大.     

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.     

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.     

多因素对露天矿最终境界设计的影响

以技术经济参数及矿体赋存条件为依据,基于锥体排除法生成利润值最大的无约束境界;根据地表构筑物在矿区的地理位置,建立境界优化范围约束线,在约束范围内优化最终境界并计算境界外矿石采用地下开采的利润值;建立矿山开采生态成本计算模型,分别计算两种优化方案的生态成本.研究结果表明:当只考虑经济因素时,如果地表构筑物的移动成本低于0.99亿元(净现值),矿山适合采用无约束境界开采;当综合考虑生态成本时,应该选择在受约束境界内开采.     

区域经济发展的碳足迹与碳承载力研究

基于生态足迹方法和指标,构建了反映区域经济发展的碳足迹、碳承载力及碳效率的数学模型,并将其用于沈阳市1991~2005年的经济发展研究.结果显示:沈阳市碳足迹总量在1998年后以15.2%的年增长率快速增加,超过同期的GDP平均增速(13.76%);碳足迹总量中,化石能源消费的排放足迹占73%~86%.沈阳市的碳承载力在研究期相对稳定,导致碳超载情况严重,2005年的碳足迹是碳承载力的4倍.另外,碳效率在2000年后呈下降趋势,即单位经济产出的碳足迹呈上升趋势.可见2000年后经济的快速增长是以碳足迹的高速增加为代价的,这意味着向低碳经济转型面临严峻挑战.     

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.