中國采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀與發(fā)展.doc

中國采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀與發(fā)展1、概述采礦系統(tǒng)工程是采礦工程與系統(tǒng)工程相結(jié)合而形成的一門新興學(xué)科，已迅速得到廣大采礦工作者的重視，其原因?yàn)椋海?）整體性。采礦工程涉及面廣、作業(yè)點(diǎn)分散、影響因素多，需要從總體上進(jìn)行全面協(xié)調(diào)，而這正是系統(tǒng)工程的特長。過去的采礦工程，往往側(cè)重于單個(gè)作業(yè)或環(huán)節(jié)，借助系統(tǒng)工程，使人們自覺地從總體上整合采礦問題，其中在礦山的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和評估中表現(xiàn)尤為突出。（2）邊緣性。采礦過程涉及許多學(xué)科，過去有脫節(jié)的現(xiàn)象。通過系統(tǒng)工程，人們研究學(xué)科之間的相互滲透和交叉，出現(xiàn)安全系統(tǒng)工程、邊坡系統(tǒng)工程、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等邊緣學(xué)科。（3）先進(jìn)性。采礦工程是一門古老的技術(shù)，常常依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷而不是精密計(jì)算。通過采礦系統(tǒng)工程引入各種現(xiàn)代數(shù)字和計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以將許多定性分析轉(zhuǎn)化為定量決策，大大提高了采礦工程的科學(xué)性。2、學(xué)科現(xiàn)狀采礦系統(tǒng)工程經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前有以下特點(diǎn)：（1）全面應(yīng)用了現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。在采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀與發(fā)展采礦系統(tǒng)工程中，已廣泛使用運(yùn)籌學(xué)，如線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)流、多目標(biāo)決策、可靠性理論等。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)科學(xué)中的許多先進(jìn)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫等，也已成為采礦系統(tǒng)工程的常用手段。（2）緊跟信息科學(xué)的發(fā)展。信息科學(xué)的任何進(jìn)展都會很快在采礦系統(tǒng)工程中得到印證。例如，20世紀(jì)中期人們開展專家系統(tǒng)研究后不久，70年代即推出PROSPECTOR（探礦者）找礦專家系統(tǒng)。又如GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感系統(tǒng)）問世后不久，在礦業(yè)界即得到應(yīng)用。至于礦業(yè)上使用的硬、軟件，更是隨著計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代不斷地變化。（3）密切結(jié)合采礦工程的需要。采礦系統(tǒng)工程在處理問題時(shí)要經(jīng)?？紤]采礦工業(yè)影響因素多的特點(diǎn)。因此，多目標(biāo)決策、模糊決策、人工智能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)特別受礦業(yè)界青睞。為了更好地說明采礦系統(tǒng)工程的進(jìn)展，茲分述如下。2.1礦山地質(zhì)系統(tǒng)2.1.1地測數(shù)據(jù)預(yù)處理在采礦系統(tǒng)工程中，廣泛使用數(shù)據(jù)庫存放地測數(shù)據(jù)，如早期的dBASE、FoxBase、Foxpro以及近年的Access、Oracle。最近幾年，數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)已開始在礦業(yè)界應(yīng)用，從面向主題、集成的、時(shí)變的和非易失性角度整合各種地測數(shù)據(jù)。在處理地測數(shù)據(jù)方面，人們普遍采用各種統(tǒng)計(jì)方法，從總體上觀察礦產(chǎn)分布及其變化規(guī)律，如礦石品位，礦體厚度等。Excel和各種數(shù)據(jù)庫軟件被廣泛用于數(shù)據(jù)處理。為了形象地表達(dá)礦藏分布特征，人們常常用鮮明的顏色表示鉆孔內(nèi)各組分的分布，如美國的Mintec、澳大利亞的乳Surpac礦用軟件，形象生動，便于核查。2.1.2礦石品位估計(jì)采礦系統(tǒng)工程常用三種方法估計(jì)礦石品位：多邊形法、距離平方反比法、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法。多邊形法比較粗略，主要用于勘探密度較高的礦床，如鈾礦床等。距離平方反比法考慮各鉆孔距離對待估塊段的影響，以距離平方（或其它冪次）的倒數(shù)作為權(quán)值賦予各鉆孔這是一種通用的方法。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)全面應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論，以變異函數(shù)為核心，遵循線性估計(jì)、無偏估計(jì)和最優(yōu)估計(jì)的原則。80年代以后，又在線性平穩(wěn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上，提出了一些非線性的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，如析取克里金（DisjunctiveKriging）、指示克里金（IndicatorKriging）。目前，人們已著手將它應(yīng)用于礦業(yè)污染分析中，用兩點(diǎn)間污染程度的方差構(gòu)造變異函數(shù)。近年來，一些學(xué)者應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或遺傳算法從事礦石品位估計(jì)，開辟了一種新的技術(shù)途徑。不過，它們還有待提高。2.1.3儲量計(jì)算與地質(zhì)作圖采礦系統(tǒng)工程廣泛使用方塊法，用離散的方塊拼湊原來連續(xù)的礦體，每一方塊擁有自己的幾何坐標(biāo)及所包含的礦量和巖量，其中礦巖量可用數(shù)值計(jì)算方法嚴(yán)格積分得出。針對礦山設(shè)計(jì)的需要，人們還常常用剖面圖和平面圖表達(dá)礦體，可稱為線框模型法。這種模型下的礦量計(jì)算，大都是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的多邊形求交、并、差的算法，計(jì)算精確度高。然而如何由鉆孔柱狀圖推出剖（平）面圖的地質(zhì)作圖問題，始終沒有很好解決。盡管一些學(xué)者探索采用專家系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、拓樸學(xué)等方法，但都有待完善。近年來，人們熱衷于用三維實(shí)體模型表達(dá)礦體。在一連串地質(zhì)剖面圖的基礎(chǔ)上，象手風(fēng)琴箱地依次伸展成三維實(shí)體，進(jìn)而可以得出各種位置、各個(gè)方向下的礦體剖面。目前國外的礦業(yè)設(shè)計(jì)軟件都有這種功能，如澳大利亞Maptek公司的Valcan軟件。2.1.4礦產(chǎn)資源評價(jià)在地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上，目前人們普遍采用模糊綜合評判評價(jià)礦產(chǎn)資源，先建立評價(jià)指標(biāo)體系及各因素的權(quán)值，然后采用模糊評判、灰色關(guān)聯(lián)度分析等方法。近年來也有人探索用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法進(jìn)行評判。礦物資產(chǎn)的評估是另一個(gè)熱門課題目前，基本上形成以收益現(xiàn)值法為主的估價(jià)方法。近年來又探索期權(quán)估價(jià)法。此外還有案例估價(jià)等其它方法。2.2礦山規(guī)劃與設(shè)計(jì)系統(tǒng)2.2.1礦山產(chǎn)量與產(chǎn)品在采礦系統(tǒng)工程中，廣泛應(yīng)用線性規(guī)劃求解礦山產(chǎn)品的產(chǎn)量和種類。有時(shí)也使用非線性規(guī)劃或整數(shù)規(guī)劃。它們的目標(biāo)函數(shù)是使礦山盈利最大，約束條件則包括各種開采、加工的技術(shù)要求。有些學(xué)者，還采用經(jīng)濟(jì)控制論進(jìn)行研究，運(yùn)用最優(yōu)控制的最大值原理，用哈密爾頓函數(shù)求解。也有些學(xué)者用動態(tài)規(guī)劃研究產(chǎn)量一邊界品位的綜合優(yōu)化，或是井田一井型的綜合優(yōu)化近年來，也有人用遺傳算法尋找礦山各種品級礦石的合理組合。2.2.2露天開采設(shè)計(jì)當(dāng)前，露天開采設(shè)計(jì)的優(yōu)化已有一套相對成型的方法。具體是：（1）露天開采境界的優(yōu)化。目前普遍采用浮動圓錐法，用眾多的小錐臺組成開采礦坑，其實(shí)質(zhì)等同于傳統(tǒng)的“境界剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比”的原則。近年來由于計(jì)算技術(shù)的進(jìn)展，圖論法在北美等發(fā)達(dá)國家比較受重視，它把各礦塊視作節(jié)點(diǎn)，利用圖論搜索最大開采閉包。至于動態(tài)規(guī)劃法近年沒有太多進(jìn)展。相反，法國提出的參數(shù)化函數(shù)法愈來愈受到人們重視，并有演變?yōu)樗阉鞣ǖ内厔?。在上述四種經(jīng)典優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，以英國諾丁漢大學(xué)為首的學(xué)者曾探索利用遺傳算法搜索最優(yōu)的開采境界。在追求數(shù)學(xué)上嚴(yán)格優(yōu)化的同時(shí)，近年來人們更偏重于實(shí)用，使開采境界密切結(jié)合開拓運(yùn)輸定線以及邊坡安全要求。因此，常用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制經(jīng)過人工修勻的最終開采平面圖。（2）開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。專家系統(tǒng)常被用于開拓設(shè)計(jì)中，利用嚴(yán)格的邏輯判斷選擇開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。至于運(yùn)輸坑線的布置，則采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。近年來，許多礦用軟件都有開拓定線的功能，調(diào)用各種圖元來繪制線路圖。在優(yōu)化技術(shù)方面，有人用動態(tài)規(guī)劃方法合理確定各開采水平的塹溝口位置，實(shí)現(xiàn)開拓定線的嚴(yán)格優(yōu)化。（3）運(yùn)輸排土規(guī)劃。為了合理安排全礦的礦巖運(yùn)輸，特別是當(dāng)存在多出入合口和多排土場的復(fù)雜情況下，人們普遍采用線性規(guī)劃加最短路法，即先用最短路問題尋求最優(yōu)的運(yùn)輸途徑，然后用線性規(guī)劃統(tǒng)籌礦巖的運(yùn)向和運(yùn)量。鑒于礦山運(yùn)輸線路常隨時(shí)間而改變，CAD技術(shù)常被用于繪制及修改運(yùn)輸線路。至于排土場容積的計(jì)算及堆放圖，也采用CAD技術(shù)執(zhí)行。（4）采剝計(jì)劃編制。數(shù)學(xué)規(guī)劃常被用于合理安排礦山歷年的采剝?nèi)蝿?wù)，其中線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃比較常用。此外，計(jì)算機(jī)模擬也常被用于采剝計(jì)劃中，可全面檢查各工藝環(huán)節(jié)的銜接和運(yùn)行狀況。近年來，人們傾向于采用CAD技術(shù)模仿傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方法，用試湊的方式編制采剝計(jì)劃。2.2.3地下開采設(shè)計(jì)地下開采設(shè)計(jì)的優(yōu)化起步較晚，而且條件復(fù)雜，因此不及露天開采設(shè)計(jì)那樣完善。（1）地下開拓系統(tǒng)。類似于露天開拓設(shè)計(jì)，常用專家系統(tǒng)確定地下礦開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。也可以采用解析法求極值，從各項(xiàng)工程費(fèi)用累積而成的數(shù)學(xué)模型中解出最優(yōu)的開拓方案。為了更好地比較各開拓運(yùn)輸方案的優(yōu)缺點(diǎn)，人們常采用計(jì)算機(jī)模擬法進(jìn)行分析研究。此外，也有人探索用網(wǎng)絡(luò)流的方法研究地下礦開拓系統(tǒng)，借助最小費(fèi)用流技術(shù)尋求最優(yōu)的開拓系統(tǒng)。更有人利用遺傳算法，從眾多的開拓方案中搜索出最優(yōu)的方案。這些都是試探性的研究。（2）地下采礦方法。目前，常用專家系統(tǒng)和模糊綜合評判選擇采礦方法。首先通過邏輯推理得出一系列可行方案，然后通過模糊評判作出最終決策。對于煤礦這類層狀礦床，可采用解析法。首先，根據(jù)各項(xiàng)工程費(fèi)用累積出一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，然后再求該數(shù)學(xué)式的極值。當(dāng)具體布置采準(zhǔn)切割巷道時(shí)，大多采用CAD技術(shù)，在設(shè)計(jì)者的指揮下快速比較各方案的優(yōu)劣。為了更好地表達(dá)各種開拓、采準(zhǔn)、切割巷道之間的空間關(guān)系，國外常用三維立體圖表示。（3）采掘計(jì)劃編制。人們常用線性規(guī)劃優(yōu)化地下礦山采掘計(jì)劃。規(guī)劃中以最大贏利或最低成本作為目標(biāo)，然后將各種開采技術(shù)要求作為約束條件。此外，整數(shù)規(guī)劃在這課題中也得到應(yīng)用，它將各礦塊的取舍當(dāng)作0-1決策變量。另一種常用的技術(shù)是計(jì)算機(jī)模擬，它綜合考慮各種隨機(jī)因素，檢驗(yàn)采掘進(jìn)程。近年來人們常用CAD技術(shù)編制采掘計(jì)劃，以適應(yīng)礦山復(fù)雜、多變的特點(diǎn)。2.2.4投資效果分析礦山設(shè)計(jì)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和成本計(jì)算，已實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)作業(yè)。在此基礎(chǔ)上，人們側(cè)重于各種投資效果分析，除了常見的靜態(tài)分析、動態(tài)分析和敏感性分析外，常用蒙特卡洛法從事投資風(fēng)險(xiǎn)分析，用計(jì)算機(jī)模擬研究各種隨機(jī)因素的影響。目前，可靠性理論被引入礦山投資效果分析中，它針對各項(xiàng)作業(yè)或大型設(shè)備的失效率和修復(fù)率，運(yùn)用馬爾可夫過程計(jì)算系統(tǒng)的可用度。2.3礦山生產(chǎn)工藝系統(tǒng)2.3.1開采工藝及設(shè)備選擇采礦系統(tǒng)工程常用專家系統(tǒng)選擇合理的開采工藝和設(shè)備。為了正確確定影響因素的權(quán)值，可以用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算這個(gè)課題的另一種為法是解析法。首先建立各項(xiàng)費(fèi)用的數(shù)學(xué)模型，然后用數(shù)學(xué)方法求解其中，整數(shù)規(guī)劃法常被采用，它把設(shè)備的取舍視作0-1決策變量。此外，也可以用計(jì)算機(jī)模擬法比較各種方案的優(yōu)劣。2.3.2開采工藝過程分析采礦系統(tǒng)工程中，廣泛采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究開采工藝過程，其中既有全礦的系統(tǒng)性研究，也有重點(diǎn)部位的局部仿真，如礦井提升運(yùn)輸系統(tǒng)，露天礦鏟一車配合等。某些作業(yè)（如電鏟一卡車的銜接），還采用排隊(duì)論分析各大型設(shè)備的有效利用率有時(shí)候，人們也用線性規(guī)劃的方法優(yōu)化大型設(shè)備的調(diào)配。近年來，可靠性理論已被應(yīng)用于開采工藝過程分析，特別是針對膠帶運(yùn)輸機(jī)和移動破碎機(jī)的露采半連續(xù)開采工藝。此外，也有人運(yùn)用現(xiàn)代控制理論，從狀態(tài)角度揭示投入與產(chǎn)出的內(nèi)在聯(lián)系。2.3.3單項(xiàng)作業(yè)優(yōu)化采礦工程中常常采用系統(tǒng)工程的方法對單項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化。以爆破工程為例，已開發(fā)出許多爆破設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)，指導(dǎo)工程技術(shù)人員布置炮孔和裝填炸藥。另一個(gè)與系統(tǒng)工程密切結(jié)合的學(xué)科是邊坡工程和巖體力學(xué)。它們已采用計(jì)算機(jī)模擬、概率統(tǒng)計(jì)分析、最優(yōu)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、可靠性數(shù)學(xué)等現(xiàn)代技術(shù)，促進(jìn)多學(xué)科的交叉滲透。2.4礦山管理系統(tǒng)2.4.1礦山管理信息系統(tǒng)近年來，國內(nèi)外許多礦山都建立礦山管理信息系統(tǒng)，覆蓋地測、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、設(shè)備、庫存、營銷、財(cái)會、人事等工作。礦山內(nèi)部各子系統(tǒng)用局域網(wǎng)相連，對外聯(lián)系則通過Internet。據(jù)初步估計(jì)，國內(nèi)約有40多個(gè)煤炭礦務(wù)局和30多個(gè)金屬礦山建有程度不等的礦山管理信息系統(tǒng)。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，也就出現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（Intranet）和企業(yè)外部網(wǎng)絡(luò)（Extranet）。近年來又由于ERP等管理軟件的發(fā)展，更促使礦山管理信息系統(tǒng)向智能化決策支持系統(tǒng)發(fā)展，為中高級管理人員提供決策依據(jù)。2.4.2礦山生產(chǎn)過程監(jiān)控目前，礦山生產(chǎn)過程的監(jiān)控還僅限于個(gè)別作業(yè)，尚未達(dá)到其它先進(jìn)行業(yè)那種全過程自動控制。（1）礦山運(yùn)輸調(diào)度。露天礦運(yùn)輸作業(yè)成本約占總成本的60，因此車-鏟調(diào)度是采礦工程的重要內(nèi)容。目前，通過GPS衛(wèi)星定位和多頻道無線電通訊，實(shí)現(xiàn)車-鏟-調(diào)度室之間的信息傳遞。在軟件上大多采用線性規(guī)劃加動態(tài)規(guī)劃的自動調(diào)度模式。首先在每班（日）作業(yè)前用線性規(guī)劃作出總體安排，然后隨作業(yè)的進(jìn)展在線即時(shí)地用動態(tài)規(guī)劃予以修正，美國Modular公司著名的DISPATCH軟件，就是典型示例。至于井下電機(jī)車的調(diào)度，可以套用地表鐵道運(yùn)輸?shù)慕?jīng)驗(yàn)，利用信號、集中、閉塞等手段實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度，一些先進(jìn)礦山已實(shí)現(xiàn)自動調(diào)度。（2）工業(yè)電視。為了監(jiān)視礦山重要而又危險(xiǎn)的作業(yè)，常常采用工業(yè)電視。例如，地下礦的馬頭門、罐籠、主要運(yùn)輸巷道、有危險(xiǎn)的采場等，都設(shè)置工業(yè)電視。個(gè)別先進(jìn)礦山，還對主要作業(yè)（如運(yùn)輸）實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)視。此外，一些偏遠(yuǎn)的炸藥庫、水泵站、供電中心等，也用工業(yè)電視監(jiān)督。（3）大型設(shè)備自動控制。礦山的自動控制僅局限于少數(shù)大型設(shè)備，如提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等。近年來，采掘設(shè)備的控制已受到關(guān)注，如電鏟、牙輪鉆機(jī)、電機(jī)車等，都添加了自動控制功能，但尚未達(dá)到全面的自動化。加拿大擬在2050年實(shí)現(xiàn)一個(gè)無人礦井，瑞典也制定向礦山自動化進(jìn)軍的Grountechnik2000戰(zhàn)略計(jì)劃。2.4.3通風(fēng)安全在礦山通風(fēng)決策中，可采用人工智能專家系統(tǒng)選擇通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)井巷斷面的優(yōu)化，可采用解析法求解。至于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，更是用CAD技術(shù)繪制。此外，人們在圖論的基礎(chǔ)上開發(fā)了許多計(jì)算機(jī)程序，可進(jìn)行風(fēng)網(wǎng)解算。在礦山安全方面，新形成的安全系統(tǒng)工程采用因果關(guān)系預(yù)測、時(shí)間序列預(yù)測、卡爾曼濾波預(yù)測等方法進(jìn)行事故預(yù)測。它還采用故障決策樹等技術(shù)分析事故發(fā)生的原因及概率。在可靠性數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，它還用FMEA技術(shù)分析事故類型及影響。至于安全評價(jià)方面，則采用模糊評判和多目標(biāo)決策。2.4.4項(xiàng)目施工管理礦山基建期間，人們常采用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)協(xié)調(diào)生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，還可用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)分析各種隨機(jī)因素的影響，包括時(shí)間仿真隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和排隊(duì)仿真隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，也可以用風(fēng)險(xiǎn)評審技術(shù)（VERT）從事風(fēng)險(xiǎn)決策分析。在網(wǎng)絡(luò)圖繪制方面，利用CAD技術(shù)也使繪圖工作大大改進(jìn)。目前，施工管理的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)比較成熟，市場上有許多通用軟件可供選用。2.5技術(shù)方法的進(jìn)展為了更好的揭示采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀，下面從技術(shù)角度予以評述。（1）數(shù)學(xué)規(guī)劃。這是采礦系統(tǒng)工程使用最早，也是最常用的一種數(shù)學(xué)手段。其中以線性規(guī)劃最為常用。其次，動態(tài)規(guī)劃由于其分階段決策的特點(diǎn)，特別適合于采礦作業(yè)在時(shí)間上按年（月）、在空間上按層（階段）的特點(diǎn)，應(yīng)用也很廣泛。至于整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃盡管在數(shù)學(xué)表達(dá)上適用于采礦工程，但由于解算上的困難，限制了它們的應(yīng)用。近年來，線性目標(biāo)規(guī)劃受到采礦界的重視，以解決常見的多目標(biāo)同時(shí)決策的困難。為了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)，方法之一是加權(quán)的目標(biāo)規(guī)劃（WGP），即根據(jù)偏差對決策者的重要程度賦予不同的權(quán)重，然后使其加權(quán)和為最小。另一種方法是設(shè)優(yōu)先級的目標(biāo)規(guī)劃（LGP），即對偏差變量設(shè)定優(yōu)先順序，再依次使其達(dá)到最小。（2）圖論與網(wǎng)絡(luò)。在這方面，采礦界最常用的是網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)，從事項(xiàng)目施工管理，包括工序流程網(wǎng)絡(luò)圖繪制、時(shí)間參數(shù)計(jì)算、工期與人力配置優(yōu)化等，都有比較成熟的商業(yè)軟件。另一項(xiàng)常用的技術(shù)是最短路問題，用于解決礦巖運(yùn)輸路線。此外，最大流問題、最小費(fèi)用流問題在礦業(yè)中也有應(yīng)用。至于圖論，常被用于確定露天開采境界，求解有向圖的最大可采閉包。（3）計(jì)算機(jī)模擬。盡管這種方法不是一種嚴(yán)格尋優(yōu)的手段，但是由于采礦系統(tǒng)復(fù)雜多變，很難寫出嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式，因此計(jì)算機(jī)模擬常被用來研究各開采方案的動態(tài)效果。近年來隨著可視化技術(shù)的促進(jìn)，礦用計(jì)算機(jī)模擬中常用動畫顯示，其中包括模擬后動畫顯示、同步動畫顯示、圖形建模等。另一個(gè)動態(tài)是在集成應(yīng)用方面。計(jì)算機(jī)模擬與電子表格、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)計(jì)劃、監(jiān)控等組合，綜合地研究采礦系統(tǒng)。（4）人工智能。采礦決策常常依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷，因此人工智能特別受采礦界重視。上世紀(jì)80年代，始于美國礦業(yè)局，各國陸續(xù)開發(fā)出許多礦業(yè)專家系統(tǒng)。90年代初，英國諾丁漢大學(xué)率先掀起一股應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱潮。隨后，遺傳算法又進(jìn)入采礦系統(tǒng)工程中。在此基礎(chǔ)上，近年來人們又偏注于數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)，力求從浩瀚的數(shù)據(jù)和知識中揭示采礦的內(nèi)在規(guī)律。（5）模糊決策。由于影響采礦系統(tǒng)因素的不確定性，模糊數(shù)學(xué)和灰色理論也倍受采礦界青睞。相關(guān)的技術(shù)方法，如模糊聚類、模糊評判、灰色關(guān)聯(lián)分析等，常被用于處理各種采礦決策問題。近年來，與此相關(guān)的模糊邏輯、粗糙集也陸續(xù)用于采礦系統(tǒng)工程。（6）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。采礦系統(tǒng)工程中廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，用人-機(jī)對話方式指揮計(jì)算機(jī)。早期采礦界大多以AutoCAD軟件為工作平臺，并應(yīng)用AutoLISP及ARX編寫程序。近年來為了建立自主的知識產(chǎn)權(quán)，多拋棄AutoCAD用高級語言（VC等）獨(dú)立開發(fā)各種CAD軟件。（7）其它新技術(shù)。采礦系統(tǒng)工程在應(yīng)用新技術(shù)方面最為積極，如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）等，都很快在礦業(yè)界得到應(yīng)用。3發(fā)展趨勢采礦系統(tǒng)工程作為采礦學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)相結(jié)合的一個(gè)學(xué)科，一方面，它必須遵循采礦工程的內(nèi)在規(guī)律，努力解決采礦系統(tǒng)的一系列優(yōu)化課題，另一方面，它必須緊跟現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，不斷地改進(jìn)優(yōu)化理論與技術(shù)。（1）跨學(xué)科、多方法的綜合應(yīng)用。從系統(tǒng)工程的角度看，采礦是一個(gè)復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。采礦系統(tǒng)的決策，若僅僅依靠單一學(xué)科的某一種方法，往往很難取得理想的效果。以露天礦的電鏟一卡車調(diào)度為例。它的硬件涉及到GPS、無線通訊、計(jì)算機(jī)，它的軟件則包括測量平差、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃、數(shù)據(jù)處理等。采用綜合性研究方法以解決綜合性工程課題，這正反映了現(xiàn)代系統(tǒng)工程的特點(diǎn)。（2）朝向多項(xiàng)目的大系統(tǒng)方向發(fā)展。采礦工程在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上具有多層次和多環(huán)節(jié)，需要從總體上進(jìn)行全局優(yōu)化在過去單項(xiàng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，人們已擴(kuò)大視野，著力于研究更廣、更大的對象。尤其是礦山?jīng)Q策支持系統(tǒng)的開發(fā)，更要求在更高的層次上展開。近年來，大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)、系統(tǒng)動力學(xué)等宏觀研究手段，已日益受采礦工作者的重視。（3）嚴(yán)格優(yōu)化技術(shù)正向?qū)嵱靡蟊平?。在采礦系統(tǒng)工程的早期，人們利用運(yùn)籌學(xué)得出采礦問題的最優(yōu)解，然而它們常常偏離采礦的工藝技術(shù)要求。CAD技術(shù)的出現(xiàn)，又促使人們將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，但卻忽視了優(yōu)化的目標(biāo)。目前的趨勢是在人-機(jī)的交互作用下實(shí)現(xiàn)決策的優(yōu)化，并盡可能提高作業(yè)的自動化程度。以采剝計(jì)劃編制為例，可先用數(shù)學(xué)規(guī)劃安排礦山的長期采剝計(jì)劃，然后在長期計(jì)劃指導(dǎo)下用CAD技術(shù)編制短期采剝計(jì)劃。這樣，不僅能保證決策的總體優(yōu)化，又能提高具體作業(yè)的可操作性。（4）新學(xué)科、新技術(shù)的應(yīng)用繼續(xù)發(fā)展。采礦系統(tǒng)工程不斷從其它學(xué)科的發(fā)展中汲取營養(yǎng)。前一階段，人工智能、模糊數(shù)學(xué)在采礦系統(tǒng)工程中頗受青睞。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）也在礦山迅速應(yīng)用。借助這些新學(xué)科、新技術(shù)，采礦系統(tǒng)工程正在邁上一新臺階。（5）礦用軟件開發(fā)日益規(guī)范化、商品化采礦系統(tǒng)工程的一些成果，常以軟件形式在市場上銷售，如地質(zhì)數(shù)據(jù)處理、礦床模型、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、露天礦境界優(yōu)化露天礦采剝計(jì)劃、地下礦采掘計(jì)劃、測量內(nèi)業(yè)等。目前，國際上比較有名的礦用軟件開發(fā)公司有美國的Mintec公司、Modular公司、澳大利亞的MinMax公司、MicroMine公司、Surpac公司、英國的DataMine公司等。4我國狀況我國的采礦系統(tǒng)工程盡管起步較晚，但經(jīng)過努力，已趕上國際先進(jìn)水平，不過在實(shí)際應(yīng)用上仍存有明顯差距。（1）在理論研究上已趕上國際先進(jìn)水平，并有自己的特色。這主要表現(xiàn)在：一是，已應(yīng)用各種理論和方法。采礦系統(tǒng)工程的各種理論和方法，在我國基本上都得到應(yīng)用。不僅傳統(tǒng)的方法（數(shù)學(xué)規(guī)劃、計(jì)算機(jī)模擬等），一些新興的技術(shù)（人工智能、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等）也在國內(nèi)