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(guó)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(fèi)規(guī)模、開采工藝、開采程序和開辟運(yùn)輸系統(tǒng)等，給出了適用決策模型，就能在實(shí)踐運(yùn)用中獲得稱心的效果。置信本文的優(yōu)化方案會(huì)對(duì)我國(guó)近年來合理開發(fā)礦產(chǎn)資源具有一定的適用價(jià)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(jì)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(gè)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(yùn)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(huì)影響到其他要素的變化和總的經(jīng)濟(jì)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(gè)要素有三種能夠的變化計(jì)算，就可以派生出萬余個(gè)方案。為了在擬定露天開采方案的最優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，該方法可以直接對(duì)露天開采的最終開采境界、長(zhǎng)期開采方案即開采順序、消費(fèi)才干和開采壽命等重要參數(shù)實(shí)施以最大凈現(xiàn)值為目的的同時(shí)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(gè)露天開采方案都是由許多技術(shù)要素構(gòu)成的, 礦山消費(fèi)才干、設(shè)備選型、

3、開采參數(shù)、開采程序、開辟運(yùn)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(huì)影響到其他要素的變化和總的經(jīng)濟(jì)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(gè)要素僅有三種能夠的變化計(jì)算, 由上列要素就可以派生出上萬個(gè)方案, 這對(duì)用計(jì)算機(jī)進(jìn)展開采方案優(yōu)化來說, 也是非常繁重和不經(jīng)濟(jì)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(jì)和計(jì)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(yùn)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(fèi)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(fèi)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(yùn)輸系統(tǒng)。開辟運(yùn)輸系統(tǒng)在露天開采過程中是動(dòng)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(shí)期建立運(yùn)輸通道的需求, 另一方面應(yīng)力求礦巖的運(yùn)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(jìn)方向和礦

5、山工程延深方向, 以及不同的臺(tái)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(fèi)剝采比和運(yùn)距。在以靜態(tài)經(jīng)濟(jì)分析為根底的情況下,只需開采境界不變, 采剝總量是一個(gè)常數(shù),剝離時(shí)間早晚沒有經(jīng)濟(jì)意義, 而趨向于以較平衡的消費(fèi)剝采比進(jìn)展消費(fèi), 以減小采剝消費(fèi)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(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)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(kuò)展再消費(fèi), 對(duì)經(jīng)濟(jì)的開展是有實(shí)踐意義的, 應(yīng)引起注重。應(yīng)指出,露天礦的礦石消費(fèi)才干是一個(gè)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(jì)部門制定的, 設(shè)計(jì)中按規(guī)定的礦石消費(fèi)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(fèi)才干方案。在可行研討階段, 有時(shí)需對(duì)礦石消費(fèi)才干進(jìn)展論證, 這時(shí)對(duì)開采方案的影響增大。 在可行性研討階段, 對(duì)礦石消費(fèi)才干進(jìn)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(duì)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(jì)目的或預(yù)測(cè)的目的, 初步確定露天開采境界, 在此根底上進(jìn)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(jì)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(shí), 需將開采境界重新修正?？偲矫娌贾门c開辟運(yùn)輸系統(tǒng)同時(shí)思索,可到達(dá)規(guī)劃合理、有利消費(fèi)、礦巖運(yùn)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(fèi)才干、開采工藝、開采程序及開辟運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)那么有相應(yīng)的總平面布置, 或者兩者同時(shí)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(duì)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(fèi)才干, 有

8、A1、A2、.Am個(gè)方案；第二層次為露天開采工藝, 有B1、B2、.Bn個(gè)能夠的方案, 分別與某一消費(fèi)才干相順應(yīng)；第三層次為露天礦開采程序, 有C1、C2、.Co個(gè)方案, 分別與某一消費(fèi)才干和開采工藝相順應(yīng)； 第四層次為開辟運(yùn)輸系統(tǒng), 有D1、D2、.Dp個(gè)方案, 分別與某一消費(fèi)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(dòng)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(dòng)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(duì)某一開采程序下假設(shè)干能夠的開辟運(yùn)輸系統(tǒng)

9、進(jìn)展優(yōu)選, 得出該開采程序下最優(yōu)的開辟運(yùn)輸系統(tǒng)方案;第二步, 對(duì)某一開采工藝條件下假設(shè)干能夠的開采程序進(jìn)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(duì)某一消費(fèi)才干條件下假設(shè)干能夠的開采工藝進(jìn)展優(yōu)選, 得出該消費(fèi)才干條件下最優(yōu)的開采工藝;第四步, 對(duì)消費(fèi)才干進(jìn)展優(yōu)選, 得出露天礦最優(yōu)的消費(fèi)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(yùn)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(yùn)費(fèi)和開辟工程費(fèi)(包括設(shè)置開辟坑線引起的補(bǔ)加擴(kuò)幫費(fèi))優(yōu)選出某一開采程序下開辟運(yùn)輸系統(tǒng), 而按最大盈利凈現(xiàn)值對(duì)某

10、一開采工藝條件假設(shè)干能夠的開采程序進(jìn)展優(yōu)選時(shí), 某一開采程序的盈利凈現(xiàn)值對(duì)某一開采工藝條件假設(shè)干能夠的開采程序進(jìn)展優(yōu)選時(shí), 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(yùn)輸系統(tǒng)條件的目的。其他要素構(gòu)成的子方案, 可分別進(jìn)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(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)展開采方案優(yōu)化的特點(diǎn)。選取目的的出發(fā)點(diǎn)是為了簡(jiǎn)化計(jì)算和能得出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。常用的優(yōu)化目的有：運(yùn)距、運(yùn)費(fèi)、礦山基建工程量、消費(fèi)剝采比、開辟工程量、投資、本錢、投資回收年限、盈利、投資利潤(rùn)率、凈現(xiàn)值、勞動(dòng)消費(fèi)率等。某一開采程序條件下的開辟運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)選,

11、普通可采用運(yùn)距、運(yùn)費(fèi)、線路工程費(fèi)、開辟及擴(kuò)幫工程費(fèi)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(fèi)剝采比和本錢、投資回收期及凈現(xiàn)值等目的。思索費(fèi)用時(shí)間要素的凈現(xiàn)值目的是客觀評(píng)價(jià)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(jì)效果,從而對(duì)開采程序作出正確評(píng)價(jià)。露天礦效力年限很長(zhǎng)時(shí), 可比較前10年的凈現(xiàn)值, 以減少計(jì)算任務(wù)量。消費(fèi)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(bǔ)加投資回收期、投資利潤(rùn)率等目的。開采方案有時(shí)不能用單一目的評(píng)價(jià), 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(jiǎn)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(shí)際和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)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(jī)汽車運(yùn)輸開采工藝條件下,任務(wù)線過長(zhǎng)將使剝離物繞端幫運(yùn)往內(nèi)排土場(chǎng)的運(yùn)距增大, 導(dǎo)致汽車運(yùn)費(fèi)增高, 明顯是不合理的。這時(shí), 應(yīng)舍棄鐵道運(yùn)輸露天礦慣用的長(zhǎng)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(jì)算任務(wù)量。 2分析計(jì)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(jī)的挪動(dòng)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(yùn)距、運(yùn)費(fèi)、礦山基建工程量、消費(fèi)剝采比、投資、本錢、凈現(xiàn)值、投資回收期等目的的對(duì)比,進(jìn)展開采方案分階段遞推優(yōu)化和到達(dá)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(jìn)展優(yōu)化, 以及由簡(jiǎn)到繁選取適宜的優(yōu)化目的和方法, 可以到達(dá)不脫漏最優(yōu)方案和簡(jiǎn)化計(jì)算任務(wù)的目的。即使采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的情況下, 也該當(dāng)發(fā)揚(yáng)人的客觀能動(dòng)性, 以提高開采方案選取的準(zhǔn)確性和減少機(jī)時(shí)。 五、開采方案優(yōu)化應(yīng)留意的問題1、按類似動(dòng)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(jìn)展部分優(yōu)化的根底上再進(jìn)展對(duì)比和優(yōu)中選優(yōu)。這點(diǎn)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(duì)某方案的偏愛,也能夠出于某種客觀志愿,有意維護(hù)或排斥某個(gè)開采方案, 這種不科學(xué)地對(duì)待開采方案優(yōu)化是極端有害的。2、計(jì)算數(shù)據(jù)的選取應(yīng)符合礦山實(shí)踐,否那么難以得出真實(shí)的優(yōu)化方案。計(jì)算機(jī)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(shí)踐情況, 其優(yōu)化結(jié)果也將是錯(cuò)誤的。這是具有一定難度而必需仔細(xì)對(duì)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(jì)優(yōu)化。開采方案的經(jīng)濟(jì)目的相差不大時(shí), 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(jì)算任務(wù)量。2、按礦石消費(fèi)才干、