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.     

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.     

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.     

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.     

倾斜煤层窄长露天矿分区开采分期境界优化

针对倾斜煤层窄长露天矿,经常采用纵采转横采内排的开采程序,基于其剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比大小的影响,提出一种分区、分时期的优化开采境界方法。该方法依据首采区位置的不同可分为A模式(即首采区位于矿权一侧)和B模式(即首采区位于矿权中部)两种开采模式。此外,按照露天剥采工程发展过程中剥离物流向流量变化的情况,将其露天矿山开采过程归结为三个时期:全部外排期、部分内排期和全部内排期。通过构建剥、采、排工程位置模型,系统地研究了两种开采模式分时期境界优化的原则和适用条件,并提出境界优化模型。研究成果在准东露天煤矿开采实践中得到应用,结果表明:准东露天矿的经济合理剥采与其开采境界优化前相比,由原来的1.50m~3/t增加至1.62m~3/t,其经济合理开采深度增加了24.7m,顶帮外扩距离增加了45.65m,经济可采储量增加了85.27Mt。实现了露天开采经济效益的最大化。     

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%.     

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.     

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。     

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%.     

基于PGA-ANFIS的露天矿山生产成本优化控制研究

根据露天矿山生产工艺流程及生产成本影响因素,运用自适应模糊推理系统建立矿山生产成本系统模型,应用并行遗传算法优化模型参数,实现露天矿山生产成本最小化．并以水泥原料矿山为例,成功实现了露天矿山生产成本与技术经济参数的优化问题,这不仅有效地降低了矿山生产成本,而且为制造企业生产成本控制提供了重要参考价值．     

露天矿采剥仿真过程中CAD应用

露天矿采剥过程是一个空间推进过程，台阶与台阶之间在生产进程中存在相互制约关系。本文介绍了露天矿采剥仿真系统中ＣＡＤ技术应用方法，配合生产管理仿真，形象表达了采场的空间关系。     

露天煤矿顶帮边坡最危险组合滑面的确定方法

分析了露天煤矿顶帮边坡通常所采用的组合滑面的确定方法的不合理性．提出了确定最危险组合滑面位置方法。