采礦系統(tǒng)工程樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。系統(tǒng)的內(nèi)涵,基本特征及復(fù)雜性內(nèi)涵:系統(tǒng)是由相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互作用的若干部分組成的具有特定功能的有機整體?；咎卣?①系統(tǒng)是由元素所組成的,②元素間相互影響、相互作用、相互依賴所構(gòu)成的元素關(guān)系,③由元素及元素間關(guān)系構(gòu)成的整體具有特定的功能。復(fù)雜性:①構(gòu)成系統(tǒng)的元素往往是個系統(tǒng)(子系統(tǒng)),系統(tǒng)的多層次性;②系統(tǒng)涉及的因素往往是多維的;③系統(tǒng)是由不同質(zhì)的要素集合而成的;④系統(tǒng)能夠是包括人在內(nèi)的人-機系統(tǒng)。2、霍爾三維結(jié)構(gòu)展示系統(tǒng)工程各項工作內(nèi)容的三維(時間維、邏輯維、知識維)結(jié)構(gòu)圖。采礦系統(tǒng)工程的概念及形成與標(biāo)志概念:采礦系統(tǒng)工程是由采礦工程學(xué)與系統(tǒng)工程學(xué)相結(jié)合面形成的一個新的學(xué)科分支,采礦系統(tǒng)工程是根據(jù)采礦工程內(nèi)在規(guī)律和基本原理,以系統(tǒng)論和現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法研究和解決采礦工程綜合優(yōu)化問題的采礦工程學(xué)科分支。形成與標(biāo)志:采礦工程學(xué)與系統(tǒng)工程學(xué)的結(jié)合,是從50年代運籌學(xué)用于采礦業(yè)的研究開始的。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,60年代將運籌學(xué)原理與計算機技術(shù)綜合應(yīng)用于礦業(yè)研究的—批成果涌現(xiàn)出來,使采礦系統(tǒng)工程作為—個新興學(xué)科逐漸形成,并得到蓬勃發(fā)展。系統(tǒng)模型的內(nèi)涵及基本特征及其作用內(nèi)涵:系統(tǒng)模型是把系統(tǒng)的各個構(gòu)成要素經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆纸狻⒑Y選、抽象和歸納等工作之后,用某種表現(xiàn)形式描述出來的簡明映象。即模型是系統(tǒng)理想化的抽象或簡化表示,是實際系統(tǒng)的代替物,它描述了現(xiàn)實世界的某些主要特點。基本特征:①模型是現(xiàn)實世界的一部分的抽象或模仿;②模型是由那些與分析的問題有關(guān)的因素所構(gòu)成;③模型表明了有關(guān)因素之間的邏輯關(guān)系或定量關(guān)系。作用:我們能夠把一個極其復(fù)雜、變幻莫測的現(xiàn)場實際系統(tǒng),抽象提煉成一個簡明扼要、反應(yīng)系統(tǒng)實質(zhì)的模型。我們能夠利用這種數(shù)學(xué)模型進行大量的實驗研究工作。這種試驗在現(xiàn)實系統(tǒng)中往往需要耗費大量的人力物力,甚至是難以實現(xiàn)的;而利用模型,則可集中精力于重要環(huán)節(jié)、重要參數(shù)之間的關(guān)系上,設(shè)計出不同的方案進行運算對比分析,并可對未來的發(fā)展作出預(yù)測,或為該系統(tǒng)的改造提出可循依據(jù)。建立模型的步驟步驟:①明確系統(tǒng)的目的和要求,即明確系統(tǒng)要解決的問題是什么;②建定語言模型,即用準(zhǔn)確精煉的語言對系統(tǒng)進行描述;③將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng),弄清系統(tǒng)中的主要因素及其相互關(guān)系;④明確系統(tǒng)的外部環(huán)境,系統(tǒng)環(huán)境產(chǎn)生的約束條件;⑤確定模型細(xì)構(gòu);⑥估計模型中的參數(shù),用數(shù)量表示系統(tǒng)中的因果關(guān)系;⑦檢驗?zāi)Ｐ团c現(xiàn)實情況的差異,根據(jù)檢驗結(jié)果,對模型做必要的修正。區(qū)域化變量的含義及特征含義:在一定空間范圍內(nèi)既有隨機性又有結(jié)構(gòu)性的變量,區(qū)域化變量只能用隨機函數(shù)來進行研究。特征:結(jié)構(gòu)性:受到同一成因作用而產(chǎn)生的(即服從一定的規(guī)律)隨機性:由于種種客觀原因的影響,每一點的參數(shù)值又是隨機的。變異函數(shù)的形式及計算定義為兩點間隨機變量增量[z(x1)-z(x2)]的方差,寫作:2r(x1,x2)=Var[z(x1)-z(x2)];而函數(shù)r(x1,x2)稱為半變異函數(shù)。變異函數(shù)的理論模型球狀模型:指數(shù)模型:r(h)=C[1－exp(－h(huán)/a)]高斯模型:r(h)=C[1－exp(－h(huán)2/a2)]結(jié)構(gòu)分析的一般步驟步驟:①區(qū)域化變量的選取及計算域的確定;②鉆孔樣品組合;③實驗變異函數(shù)方向性的確定及數(shù)據(jù)空間構(gòu)形;④實驗變異函數(shù)的建立;⑤理論變異函數(shù)的擬合及各向異性的套合。半變異函數(shù)的手工擬合的一般步驟步驟:①按實驗值找出穩(wěn)定的基臺值C+C0;②將接近縱軸的若干點連成直線;③由上述直線與縱軸的交點可得到塊金效應(yīng)值C0,該直線與基臺線相交則可得2/3a,由此可推得變程a值;④利用上述C,克里金法估值克里金法:是以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)為理論根據(jù),用被估塊段附近(或內(nèi)部)樣品的線性組合,對塊段進行最佳無偏的估值計算。估值公式:克里金方程組:鑒于”屏蔽效應(yīng)”等現(xiàn)象:在選擇估計鄰域時應(yīng)考慮樣品點分布的各向均勻性。一般是將估計鄰域的空間按不同方位劃分成若干個空間域,在每個域中選擇距離最近的一兩個樣品點參與估值?？死锝鸱▽Φ刭|(zhì)參數(shù)估值優(yōu)點:①可提供最佳無偏的內(nèi)插估計。這里”最佳”意味著可獲得最小估計方差。用克里金法估值的精確性,業(yè)經(jīng)許多礦床應(yīng)用實例的對比分析所證實。②能定量給出計算精度,即計算克里金方差,作為衡量估計誤差的尺度。③可用以判斷勘探取樣網(wǎng)格的合理性,為鉆孔布置方案的優(yōu)化提供理論根據(jù)。礦床地質(zhì)模型含義,建立方法,優(yōu)缺點含義:用運籌學(xué)結(jié)合計算機技術(shù)方法進行礦山工程分析計算,要求建立一種以網(wǎng)格或塊段為單元的數(shù)學(xué)模型,用以存儲多種地質(zhì)信息,這種模型稱之為礦床模型。建立方法:距離加權(quán)法,地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法,地質(zhì)界限法,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。簡評:以上諸法中,雖然地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法是理論上最嚴(yán)密使用中最有效的,可是面對具體的礦床條件,仍可因地制宜從諸法中懸著合適的方法。在一定條件下,諸法差異并非是絕正確。煤層地質(zhì)條件開采工藝性評價內(nèi)容及過程內(nèi)容:評價范圍從小到大的順序由煤層塊段的評價,煤層評價到礦井評價,評價的性質(zhì)包括依據(jù)地質(zhì)勘探報告資料的評價和依據(jù)生產(chǎn)地質(zhì)資料的評價。過程:①在煤層地質(zhì)條件因素影響開采效果的大量典型調(diào)查基礎(chǔ)上建立評價因素結(jié)構(gòu),進行指標(biāo)量化;②分礦區(qū)搜集評價樣本,建立評價指標(biāo)數(shù)據(jù)庫;③構(gòu)造評價因素隸屬函數(shù)并進行煤層開采工藝水平的模糊模式識別;④構(gòu)造基于模糊多元分析理論的因素權(quán)重分析模型;⑤建立煤層開采工藝性模糊綜合評價指標(biāo),分別進行采前評價和采后評價;⑥煤層開采工藝水平判據(jù)分析,應(yīng)用于回采工藝方式的選擇;⑦分礦區(qū)評價可靠性分析;⑧工作面生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)預(yù)測。影響礦山產(chǎn)量規(guī)模的因素,優(yōu)化方法和核心問題影響因素:市場需求,資源條件,技術(shù)條件,經(jīng)濟條件,其它條件。優(yōu)化方法:①泰勒準(zhǔn)則;②優(yōu)化礦山生產(chǎn)能力的準(zhǔn)則應(yīng)使礦山投資取得不低于平均利潤率的經(jīng)濟效益,即生產(chǎn)規(guī)模能保證礦產(chǎn)開采過程中正、負(fù)現(xiàn)金流量貼現(xiàn)值平衡;③最小費用法;④最佳經(jīng)濟效益規(guī)模;⑤優(yōu)化礦山生產(chǎn)能力和服務(wù)年限的目標(biāo)應(yīng)使礦石儲量的終值最大;⑥礦山最優(yōu)服務(wù)年限或生產(chǎn)能力的確定應(yīng)使其凈現(xiàn)值或內(nèi)部收益率達(dá)到最大。核心問題:建立礦山開采成本與產(chǎn)量規(guī)模之間的函數(shù)關(guān)系,或是收益與規(guī)模的函數(shù)關(guān)系,然后取最優(yōu)值。15、規(guī)模經(jīng)濟與經(jīng)濟規(guī)模規(guī)模經(jīng)濟:指建設(shè)項目在一定范圍內(nèi)擴大生產(chǎn)規(guī)模而使單位生產(chǎn)成本下降獲得的利益;經(jīng)濟規(guī)模:指在產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)各生產(chǎn)要素合理配置的情況下,能取得經(jīng)濟效益的生產(chǎn)規(guī)模。區(qū)別:規(guī)模經(jīng)濟實際上體現(xiàn)了生產(chǎn)規(guī)模變動而引起的收益變動的規(guī)律性,經(jīng)濟規(guī)模不是一個點而是一個范圍。采區(qū)設(shè)計的優(yōu)化內(nèi)容和方法內(nèi)容:一:選擇采煤方法、采區(qū)機械設(shè)備;二:確定采取巷道布置系統(tǒng)及其主要參數(shù)。方法:采區(qū)設(shè)計優(yōu)化模型的編制和優(yōu)化方法的選擇,主要取決于最優(yōu)化準(zhǔn)則及其相應(yīng)的評價指標(biāo)的確定,有單目標(biāo)和多目標(biāo)兩種。(1)最優(yōu)化準(zhǔn)則為一項評價指標(biāo)時,單目標(biāo)決策比較簡單實用,所采用的指標(biāo)為采區(qū)噸煤生產(chǎn)費最小,優(yōu)化方法是非線性規(guī)劃。(2)最優(yōu)化準(zhǔn)則為多項評價指標(biāo)時,可用8項評價指標(biāo)中的幾項,優(yōu)化方法有目標(biāo)規(guī)劃法和利用德爾菲法得出的綜合評價指標(biāo)。采煤機模擬方法采煤機運行狀況:在機械化生產(chǎn)的采煤工作面中,所有工序都是以采煤機運行為核心的,采煤機運行狀況代表著采煤工作面生產(chǎn)狀況。采煤機的運行狀況受工作面地質(zhì)條件,如煤層厚度、傾角、煤的硬度、夾矸、頂?shù)装逍再|(zhì)等。技術(shù)條件如工作面長度,設(shè)備型號,進刀方式等,以及其它工藝環(huán)節(jié)的影響。采煤機運行速度:采煤機在生產(chǎn)時間內(nèi)的運行速度是個連續(xù)的隨機變量,根據(jù)對一些實測資料的統(tǒng)計分析和檢驗結(jié)果,它服從正態(tài)分布,其概率密度函數(shù)為:采煤機運行和停頓時間:采煤機每次開機運行后,生產(chǎn)的連續(xù)運行時間和因故中途停頓時間是隨機變量,服從負(fù)指數(shù)分布規(guī)律,分布函數(shù):。由實測資料得出采煤機運行和停頓時間的負(fù)指數(shù)分布特征值,得到某一時刻連續(xù)運行時間t1和間斷停頓時間t2.和。計算機模擬模型:采用最小時間事件步長法,模擬采煤機開動生產(chǎn)和因故停頓兩種事件的交替變化,反映工作面出煤情況。17、系統(tǒng)模擬的概念,方法,優(yōu)缺點概念:系統(tǒng)模擬或稱系統(tǒng)仿真,是經(jīng)過觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其隨時間的變化而建立起一個模型并對其求解的一種技術(shù)。利用這種模型,能夠再現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)及特性。實際上,系統(tǒng)模擬大多用于動態(tài)數(shù)學(xué)模型,用數(shù)值方法求解。方法:①定時步長法;②事件步長法。優(yōu)缺點:定時步長法邏輯簡明,使用方便,但由于定時步步推移,往往運算時間較長,而若將模擬時鐘推進間隔加大又會影響計算精度。事件步長法在系統(tǒng)不慎復(fù)雜時運算較快,也較準(zhǔn)確,但因按依次發(fā)生的事件推移模擬時鐘,故系統(tǒng)中間運轉(zhuǎn)狀態(tài)難以清晰表示。均勻隨機數(shù)和隨機變量的產(chǎn)生方法均勻隨機數(shù):①使用隨機數(shù)表;②物理方法;③數(shù)學(xué)方法。產(chǎn)生偽隨機數(shù):①迭代取中法;②移位法;③同余法。由隨機數(shù)產(chǎn)生隨機變量:①直接抽樣,如果隨機變量η的概率分布函數(shù)F(x)連續(xù),則r＝F(η)是[0,1]上均勻分布的隨機變量。方法簡單,適用廣泛②變換抽樣,一般利用分布函數(shù)的逆變換公式來產(chǎn)生隨機變量。有些分布函數(shù)難以找到其逆變換式,或雖能找到但極復(fù)雜,以致無法計算,這是此法的局限性。③舍選取樣,這種方法是按一定的檢驗條件進行舍選,以得到某種概率分布的隨機變量抽樣值。此法由于方法靈活、計算簡單、使用方便而得到較為廣泛的應(yīng)用。④復(fù)合抽樣,此法是利用某些容易得到的隨機變量值,來組合成所需的隨機變量。⑤近似抽樣,這種方法一般用于分布函數(shù)的計算式無法求出的情況。采礦系統(tǒng)可靠性的基本特點特點:(1)礦山生產(chǎn)系統(tǒng)是一個”人—自然—機器”系統(tǒng),而不是一般的”人—機”系統(tǒng)。(2)礦山設(shè)備的作業(yè)條件和環(huán)境惡劣,作業(yè)對象多為堅硬而不規(guī)則的物料,耗損大,故障率高等,較一般系統(tǒng)的可靠性低(3)影響礦上生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性的不確定因素多。未查明的條件多(4)礦山工程項目開發(fā)周期長,難以預(yù)先進行必要的可靠性試驗,而設(shè)計方案一經(jīng)確定較難改變,縮小了可靠性調(diào)劑余地。(5)構(gòu)成礦山生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)節(jié)或分系統(tǒng)較多,難以建立一個完整通用的可靠性數(shù)學(xué)模型來求解系統(tǒng)可靠性。(6)由于礦物的市場價格嚴(yán)重扭曲,而礦用原材料和設(shè)備價格上漲,經(jīng)濟效益不佳,后期供應(yīng)能力不足?？煽啃誀顟B(tài)轉(zhuǎn)移矩陣狀態(tài)轉(zhuǎn)移是一個隨機過程,在進行定量描述時必須必然要系統(tǒng)或設(shè)備在各種狀態(tài)下的概率值?？捎枚仁茄芯肯到y(tǒng)在開始工作后,在任意時刻處于工作狀態(tài)的概率。而馬爾科夫過程是具有這樣性質(zhì)的隨機過程。把工藝系統(tǒng)中第i臺設(shè)備在任意時刻(t)≥0狀態(tài)記為并約定:設(shè)設(shè)備故障概率,修復(fù)率為,以狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率形式給出的馬爾科夫過程如下:首先確定各隨機事件的概率分布,并采用馬爾可夫隨機過程理論建立工作狀態(tài)向故障狀態(tài)轉(zhuǎn)移及故障狀態(tài)向工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移的數(shù)學(xué)模型。然后,根據(jù)工藝系統(tǒng)中設(shè)備之間的可靠性邏輯關(guān)系,建立相應(yīng)的系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型。至此,能夠?qū)φ麄€連續(xù)開采工藝系統(tǒng)及其設(shè)備的可靠度、維修度及有效度進行求解,進而計算其它有關(guān)作業(yè)參數(shù)。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)一般把帶有緩沖倉的連續(xù)運輸系統(tǒng)稱作柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。其主要特點是當(dāng)倉前環(huán)節(jié)故障時倉后環(huán)節(jié)可繼續(xù)運送倉中的存料,當(dāng)倉后環(huán)節(jié)故障時,倉前環(huán)節(jié)可繼續(xù)往倉中存料,因此在一定時間內(nèi),整個運輸系統(tǒng)并沒有故障。故緩沖倉能夠減小其前后環(huán)節(jié)故障對整個運輸系統(tǒng)的影響。22、巖石移動規(guī)律的研究方法方法:有理論分析法、實驗室研究方法與數(shù)值模擬方法。其中,理論分析為實驗研究與數(shù)值模擬提供了指導(dǎo),對比較簡單的問題經(jīng)過分析推導(dǎo)能夠得到解析解或閉合形式解,但能得到這種解的情況很少。實驗研究,現(xiàn)場原位實驗與現(xiàn)場測試、實驗室的巖石試件實驗與相似材料的模擬實驗,都是我們逐漸認(rèn)識工程巖體介質(zhì)不可缺少的途徑。數(shù)值方法引入巖石移動規(guī)律的研究之后就成為了一種非常有效地研究手段,而且隨著計算機及計算技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值方法必將越來越顯示其重要性。23、巷道圍巖—支護的特點特點:(1)圍巖—支護系統(tǒng)是復(fù)合系統(tǒng)(2)圍巖—支護系統(tǒng)是開放子系統(tǒng)(