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.     

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%.     

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.     

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.     

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%.     

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。     

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.     

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.     

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.     

缓倾斜多煤层顶板岩体变形移动特征数值模拟

针对某缓倾斜多煤层复杂的采矿地质条件,运用有限元软件进行三维数值计算分析,建立三维地质概化模型时考虑了断层的影响,对不同开采条件所引起的煤层顶板岩体移动和地表沉陷进行了数值计算.得到不同开采条件下地表、煤层顶板基准点的下沉移动分布曲线,煤层顶板基准点的最大、最小沉降、沉降差,以及煤层开采后顶板的主应力、剪应力值.研究结果表明:同时回采3101、3102工作面和错时开采3101或3102工作面引起的地面最大沉降和沉降差均变化不大,分别为520 mm、498 mm、515 mm及59 mm、78 mm、81 mm.该矿开采区域缓倾斜煤层引起的地表变形状况提供定量依据,为缓倾斜煤层以及类似条件下中小矿山合理、安全、经济的开发提供参考.     

应用地质雷达探测崔家沟井6#煤层可采边界的研究

总结分析了地质雷达探测原理和在崔家沟井探测6#煤层可采边界所使用的方法和效果,在开采上部煤层的矿井通过上部煤层巷道布点应用地质雷达探测下部煤层赋存情况及地质构造,为下部煤层合理开采提供了可靠的地质资料。     

尖灭分叉型煤层三维地质建模研究：基于地质统计学和符号矩阵的方法

由于成煤期的泥炭沼泽基底不平以及地质环境等的变化，导致相对较大的地质区域内煤层常出现尖灭、分叉等复杂情况，影响开采设计，为高效准确定位煤层边界及分布位置，本文提出一种基于地质统计学和符号矩阵进行三维地质建模的方法。通过符号矩阵方法，按照一定精度离散煤层和非煤层数据，利用泛克里金法确定平面煤层厚度，反距离加权法确定每个栅格的符号距离函数估值，局部窗口对煤层进行精准定位，确定与煤层厚度相匹配的距离函数截距，建立煤层的三维地质模型。本文还讨论了距离函数截距对煤层精度的影响；滑动垂直窗口大小与煤层位置对建模结果中煤层连通性的影响。结果表明，该建模方法可以针对煤层尖灭、分叉等复杂情况快速建模，对大范围区域地质模型构建有一定的适用性，自动化程度高，可应用于煤层开采设计及资源评估。     

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.     

近水平远距离下保护层开采卸压边界的研究

运用固流耦合理论对某矿东四采区11-2煤远距离下保护层开采过程中的被保护煤层(13-1煤层)卸压保护边界进行数值模拟分析,以数值分析结果为基础对被保护层边界范围内的煤岩及瓦斯动力参数现场测试,通过研究结果发现,在目前大规模运用底板穿层钻孔情况进行抽采的条件下,沿用的前苏联细则规定关于近水平煤层卸压角的数据偏保守。该研究结果能为类似近水平煤层条件下保护层开采确定被保护煤层的边界提供参考。     

一类四阶差分方程边值问题的正解

利用锥上的不动点定理对一类四阶差分方程进行了讨论,得到了一个及两个正解的存在性的充分条件.     

一类四阶三点奇异边值问题正解存在的充分必要条件

利用锥拉伸压缩不动点定理得到四阶三点边值问题在非线形项同超线性,或一次线性一超线性情况下,有C^2[0,1]和C^3[0,1]正解的充分必要条件．     

采煤工作面煤层三维地质建模

为了直观展现采煤工作面煤层地质分布和煤岩体空间赋存状况,增强地质数据的表现力和利用率,提出一种Web端煤层三维建模方案。该方案以某煤矿16402采煤工作面部分采样数据为基础,结合规则格网法和自适应差分进化Kriging空间插值算法构建煤层表面的数字高程模型;之后借助Three.js技术和Catmull-Rom样条曲线实现浏览器端采煤工作面煤层三维可视化模型,并实现煤质指标的动态展示。研究表明,所建模型真实地反映了工作面煤层的形态、产状和矿石品位,为生产方案对比决策提供了可靠依据。     

采场上覆岩层移动参数的试验研究

通过多煤层同采时下部煤层开采对上部煤层开采影响的试验结果分析,得出了试验矿井条件下,下部煤层开采时上覆岩层移动及变形规律、有关岩层移动参数,并提出了上部煤层巷道变形的预计方法．图４,表２,参３．     

厚煤层大采高综采工作面煤壁稳定性研究

根据龙泉煤矿4号煤的围岩力学条件,对大采高煤壁片帮机理进行了理论分析,通过数值模拟得出了煤壁片帮和支架工作阻力的函数关系,研究结果认为本矿4号煤若采用大采高一次采全高,煤壁片帮较严重,不利于回采工作面煤帮和端面顶板管理。根据数值模拟结果和工程类比结果确定了在这种具体条件下的合理采煤方法。     

抽象空间中Hadamard分数阶微分方程奇异边值问题正解的存在性

研究了Banach空间中奇异边值问题正解的存在性。通过构造一个特殊的锥,利用严格集压缩算子的不动点指数理论,建立了该边值问题的近似问题至少有两个正解的存在性。然后借助Ascoli-Arzela定理,利用近似问题解序列的相对紧性,得到边值问题至少有两个正解的充分条件。