露天礦山開采方案的優(yōu)化技術(shù)

1、.：.；露天礦山開采方案優(yōu)化技術(shù) 一、前言 我國近年來露天礦開采的方案很多，就討論露天礦開采的一些關(guān)鍵技術(shù)問題，如合理消費規(guī)模、開采工藝、開采程序和開辟運輸系統(tǒng)等，給出了適用決策模型，就能在實踐運用中獲得稱心的效果。置信本文的優(yōu)化方案會對我國近年來合理開發(fā)礦產(chǎn)資源具有一定的適用價值。露天開采方案涉及的要素很多，諸如地質(zhì)、地理、氣候、經(jīng)濟等條件，無不影響露天開采方案，開采方案因其構(gòu)成要素的種種變化，而使方案數(shù)量多不勝舉，在眾多的開采方案中，能否含有最優(yōu)方案和怎樣找出最優(yōu)方案？這就是本文討論的課題。 露天開采方案的技術(shù)要素分析在一定的礦床地質(zhì)條件下，任何一個露天開采方案都是由許多技術(shù)要素構(gòu)成的，包

2、括設(shè)備選型、開采參數(shù)、開采程序、開辟運輸系統(tǒng)、總平面布置和選礦等，這些要素是相關(guān)的，某一要素發(fā)生變化，往往會影響到其他要素的變化和總的經(jīng)濟效果，上述要素的變化可產(chǎn)生出眾多的開采方案，例如，僅按以上每個要素有三種能夠的變化計算，就可以派生出萬余個方案。為了在擬定露天開采方案的最優(yōu)化設(shè)計時，該方法可以直接對露天開采的最終開采境界、長期開采方案即開采順序、消費才干和開采壽命等重要參數(shù)實施以最大凈現(xiàn)值為目的的同時優(yōu)化。但是, 應(yīng)做到在有限的開采方案中不要有艱苦的脫漏。 二、構(gòu)成露天開采方案的主要技術(shù)要素 在一定的礦床地質(zhì)條件下, 任何一個露天開采方案都是由許多技術(shù)要素構(gòu)成的, 礦山消費才干、設(shè)備選型、

3、開采參數(shù)、開采程序、開辟運輸系統(tǒng)、總平面布置、選礦等。這些要素之間是相關(guān)的, 某一要素發(fā)生變化, 往往會影響到其他要素的變化和總的經(jīng)濟效果。這些要素的變化可產(chǎn)生出無限的開采方案。假設(shè)以某個要素僅有三種能夠的變化計算, 由上列要素就可以派生出上萬個方案, 這對用計算機進展開采方案優(yōu)化來說, 也是非常繁重和不經(jīng)濟的。為了在擬定露天開采方案的過程中不脫漏最優(yōu)的開采方案, 以及盡能夠減少設(shè)計和計算任務(wù)量, 應(yīng)區(qū)分主要要素和次要要素,抓住影響全局的主要要素, 就能把握住最優(yōu)的開采方案。構(gòu)成露天開采方案的主要技術(shù)要素為開采工藝、開采程序和開辟運輸系統(tǒng)。在某開采工藝條件下, 可采取不同的開采程序, 從中得出

4、最優(yōu)的開采程序。最優(yōu)開采程序的主要標(biāo)志為露天礦消費過程中剝離量的逐年分配比較有利, 即礦山基建工程量小, 初期消費剝采比小和露天礦的盈利的現(xiàn)值大。在某一開采程序條件下, 可以采取不同的開辟運輸系統(tǒng)。開辟運輸系統(tǒng)在露天開采過程中是動態(tài)變化的, 一方面它應(yīng)滿足露天礦在一定的開采程序條件下礦山工程不同開展時期建立運輸通道的需求, 另一方面應(yīng)力求礦巖的運距短和開辟任務(wù)量小。同一開采工藝條件下, 由于設(shè)備選型和開采參數(shù)不同, 也將派生出許多子方案。開采程序是露天開采方案中很活潑的要素。在一定的露天開采境界范圍內(nèi), 可以全境界開采, 分區(qū)開采或分期開采, 可以有不同的開段溝位置, 不同的任務(wù)線推進方向和礦

5、山工程延深方向, 以及不同的臺階劃分方式,任務(wù)幫構(gòu)造和任務(wù)幫坡角等。這些都將影響露天礦的礦山基建工程量、消費剝采比和運距。在以靜態(tài)經(jīng)濟分析為根底的情況下,只需開采境界不變, 采剝總量是一個常數(shù),剝離時間早晚沒有經(jīng)濟意義, 而趨向于以較平衡的消費剝采比進展消費, 以減小采剝消費才干的峰值及其相應(yīng)的設(shè)備數(shù)量和地面設(shè)備。而從動態(tài)經(jīng)濟分析的觀念, 那么開采程序的優(yōu)選能為露天礦提供最大的盈利凈現(xiàn)值,有利于積累資金和擴展再消費, 對經(jīng)濟的開展是有實踐意義的, 應(yīng)引起注重。應(yīng)指出,露天礦的礦石消費才干是一個重要要素。普通情況下它是根據(jù)礦山企業(yè)規(guī)模由設(shè)計部門制定的, 設(shè)計中按規(guī)定的礦石消費才干擬定開采方案,

6、雖然因此也影響開采方案,但不涉及更多的消費才干方案。在可行研討階段, 有時需對礦石消費才干進展論證, 這時對開采方案的影響增大。 在可行性研討階段, 對礦石消費才干進展論證是非常必要的。露天開采境界與露天開采技術(shù)程度及露天開采與地下開采技術(shù)的相對程度有關(guān), 是與露天開采工藝親密相關(guān)的。露天開采工藝和露天開采的技術(shù)程度將影響露天礦的投資和本錢,從而影響露天開采境界, 但是, 開采方案是在一定的開采境界的根底上擬定的,因此, 應(yīng)先根據(jù)預(yù)定采用的開采工藝和技術(shù)配備程度, 參考類似礦山的經(jīng)濟目的或預(yù)測的目的, 初步確定露天開采境界, 在此根底上進展露天開采方案的優(yōu)化。開采方案優(yōu)化后得出的經(jīng)濟目的, 與

7、上述初步確定露天開采境界所用的目的相差較大時, 需將開采境界重新修正?？偲矫娌贾门c開辟運輸系統(tǒng)同時思索,可到達規(guī)劃合理、有利消費、礦巖運距短等要求。選礦工藝與露天開采工藝結(jié)合思索, 使露天礦綜合效益最好。露天礦礦石消費才干、開采工藝、開采程序及開辟運輸系統(tǒng)是構(gòu)成露天開采方案的主體。在某一開采工藝條件下, 相應(yīng)地需確定開采境界、設(shè)備選型、開采參數(shù)和選礦工藝等, 一定的開辟運輸系統(tǒng)那么有相應(yīng)的總平面布置, 或者兩者同時研討確定。這些要素將構(gòu)成許多子方案。 三、開采方案的建立及優(yōu)化根據(jù)上述對構(gòu)成露天開采方案的有關(guān)技術(shù)要素的分析, 開采方案可按主要要素并按一定的層次建立：第一層次為露天礦消費才干, 有

8、A1、A2、.Am個方案；第二層次為露天開采工藝, 有B1、B2、.Bn個能夠的方案, 分別與某一消費才干相順應(yīng)；第三層次為露天礦開采程序, 有C1、C2、.Co個方案, 分別與某一消費才干和開采工藝相順應(yīng)； 第四層次為開辟運輸系統(tǒng), 有D1、D2、.Dp個方案, 分別與某一消費才干開采工藝及開采程序相順應(yīng)。開采方案的優(yōu)化可按多階段決策問題處置, 可采用類似動態(tài)規(guī)劃的方法得出多階段決策的最優(yōu)戰(zhàn)略的方法優(yōu)化。上述分層次建立露天開采方案中的層次相當(dāng)于動態(tài)規(guī)劃法的分階段。分階段決策亦采取逆序解法, 即采取由上述第四層次到第一層次延續(xù)遞推優(yōu)化的過程。 第一步, 對某一開采程序下假設(shè)干能夠的開辟運輸系統(tǒng)

9、進展優(yōu)選, 得出該開采程序下最優(yōu)的開辟運輸系統(tǒng)方案;第二步, 對某一開采工藝條件下假設(shè)干能夠的開采程序進展優(yōu)選，得出一定開采工藝條件下最優(yōu)的開采程序；第三步, 對某一消費才干條件下假設(shè)干能夠的開采工藝進展優(yōu)選, 得出該消費才干條件下最優(yōu)的開采工藝;第四步, 對消費才干進展優(yōu)選, 得出露天礦最優(yōu)的消費才干, 以及相應(yīng)的由最優(yōu)的開采工藝、開采程序和開辟運輸系統(tǒng)組成的最優(yōu)的露天開采方案。 應(yīng)指出, 本文談到的上述延續(xù)遞推優(yōu)化過程, 各階段的目的可以不同,因此各階段目的不能相加。例如, 按礦巖運費和開辟工程費(包括設(shè)置開辟坑線引起的補加擴幫費)優(yōu)選出某一開采程序下開辟運輸系統(tǒng), 而按最大盈利凈現(xiàn)值對某

10、一開采工藝條件假設(shè)干能夠的開采程序進展優(yōu)選時, 某一開采程序的盈利凈現(xiàn)值對某一開采工藝條件假設(shè)干能夠的開采程序進展優(yōu)選時, 某一開采程序的盈利凈現(xiàn)值是指該開采程序的最優(yōu)開辟運輸系統(tǒng)條件的目的。其他要素構(gòu)成的子方案, 可分別進展優(yōu)化。開采方案優(yōu)化目的和優(yōu)化方法 1、優(yōu)化的目的根據(jù)分階段優(yōu)選的內(nèi)容不同, 可采取不同的優(yōu)化目的。這是本文提出的采用動態(tài)規(guī)劃法進展開采方案優(yōu)化的特點。選取目的的出發(fā)點是為了簡化計算和能得出準(zhǔn)確評價。常用的優(yōu)化目的有：運距、運費、礦山基建工程量、消費剝采比、開辟工程量、投資、本錢、投資回收年限、盈利、投資利潤率、凈現(xiàn)值、勞動消費率等。某一開采程序條件下的開辟運輸系統(tǒng)優(yōu)選,

11、普通可采用運距、運費、線路工程費、開辟及擴幫工程費等目的。某一開采工藝條件下的開采程序優(yōu)選,普通采用礦山基建工程量、一期消費剝采比和本錢、投資回收期及凈現(xiàn)值等目的。思索費用時間要素的凈現(xiàn)值目的是客觀評價不同開采程序的較適用的目的,它能反映不同開采程序條件下所構(gòu)成的不同剝采關(guān)系的經(jīng)濟效果,從而對開采程序作出正確評價。露天礦效力年限很長時, 可比較前10年的凈現(xiàn)值, 以減少計算任務(wù)量。消費才干和開采工藝優(yōu)選, 可采取投資、單位投資、本錢、凈現(xiàn)值、補加投資回收期、投資利潤率等目的。開采方案有時不能用單一目的評價, 需輔以其他目的。 2、優(yōu)化方法優(yōu)化方法應(yīng)在確保結(jié)果準(zhǔn)確的前提下,力求簡便和任務(wù)量小,

12、分階段遞推優(yōu)化常用的方法有：1邏輯判別：利用實際和實踐知識進展邏輯分析, 刪去一些明顯不合理的方案。例如平朔、準(zhǔn)格爾等近程度煤田, 采用單斗發(fā)掘機汽車運輸開采工藝條件下,任務(wù)線過長將使剝離物繞端幫運往內(nèi)排土場的運距增大, 導(dǎo)致汽車運費增高, 明顯是不合理的。這時, 應(yīng)舍棄鐵道運輸露天礦慣用的長任務(wù)線方案,采取短任務(wù)線的分區(qū)開采。類似問題用邏輯判別決議取舍是最省事的, 可以減少許多計算任務(wù)量。 2分析計算：用數(shù)學(xué)分析法得出最優(yōu)的開采參數(shù), 例如前面提到的半延續(xù)開采工藝情況下, 半固定破碎機的挪動步距, 露天開采境界以及外部溝開辟深度等問題,都可用分析法確定。 3方案比較法：這是露天開采方案優(yōu)化中

13、最常用的方法。經(jīng)過不同方案的運距、運費、礦山基建工程量、消費剝采比、投資、本錢、凈現(xiàn)值、投資回收期等目的的對比,進展開采方案分階段遞推優(yōu)化和到達綜合優(yōu)化。例如不同開采工藝方案的優(yōu)化, 某一開采工藝條件下不同開采程序的優(yōu)化和不同設(shè)備選型的優(yōu)化等, 都可采取方案比較法。重要是根據(jù)不同的優(yōu)化內(nèi)容, 選取適當(dāng)?shù)膬?yōu)化目的。 按一定的順序擬定開采方案和進展優(yōu)化, 以及由簡到繁選取適宜的優(yōu)化目的和方法, 可以到達不脫漏最優(yōu)方案和簡化計算任務(wù)的目的。即使采用計算機設(shè)計的情況下, 也該當(dāng)發(fā)揚人的客觀能動性, 以提高開采方案選取的準(zhǔn)確性和減少機時。 五、開采方案優(yōu)化應(yīng)留意的問題1、按類似動態(tài)規(guī)劃法逆序分階段遞推優(yōu)

14、化過程得出最優(yōu)的開采方案,不同的開采方案應(yīng)在各自進展部分優(yōu)化的根底上再進展對比和優(yōu)中選優(yōu)。這點很重要。開采方案優(yōu)化中常出現(xiàn)的失誤是由于參與優(yōu)選的開采方案的不可比性引起的,有的方案是經(jīng)過部分優(yōu)化得出的最優(yōu)方案,有的方案卻是未經(jīng)部分優(yōu)化的破綻百出的方案, 這種情況下的優(yōu)選結(jié)果是不可靠的。產(chǎn)生此景象的緣由很多,能夠出于閱歷缺乏, 或者出于對某方案的偏愛,也能夠出于某種客觀志愿,有意維護或排斥某個開采方案, 這種不科學(xué)地對待開采方案優(yōu)化是極端有害的。2、計算數(shù)據(jù)的選取應(yīng)符合礦山實踐,否那么難以得出真實的優(yōu)化方案。計算機是一種很好的工具, 但僅僅是一種工具, 數(shù)據(jù)是靠人提供的,假設(shè)提供的數(shù)據(jù)不符合礦山的實踐情況, 其優(yōu)化結(jié)果也將是錯誤的。這是具有一定難度而必需仔細對待的問題。3、開采方案必需是技術(shù)可行的。4、開采方案優(yōu)化包括技術(shù)優(yōu)化和經(jīng)濟優(yōu)化。開采方案的經(jīng)濟目的相差不大時, 應(yīng)采取其中技術(shù)較優(yōu)和有較大開展前景的方案。六、總結(jié)1、開采方案優(yōu)化應(yīng)能真正得出最優(yōu)的開采方案和減少計算任務(wù)量。2、按礦石消費才干、