（采矿工程专业论文）数学规划在露天矿生产规划中的应用.pdf

河北理工学院硕士学位论文 摘要 针对目前冀东石灰石矿区矿石质量总体质量的下降( 碱指标的上升) 和市场上对低碱 矿石要求的不断提高的实际问题，本着实现矿区可持续健康的发展的目标，实现经济效 益和社会效益，本文着重阐述了利用数学规划制定矿区未来五年采掘生产规划( 质量中 和计划) 。 本文阐述了数学规划在企业中的应用现状及在矿山应用的现状，进而提出应用数学 规划进行生产规划的重要性。介绍了矿山目前的实际情况和存在的问题，提出应用线性 规划进行生产规划的理由，应用线性规划的方法制定矿山长远发展规划和质量中和计 划，结果表明，该方法给矿山企业带来了明显的经济效益。探讨了线性规划的扩展一一 类模糊线性规划，说明了应用模糊线性规划比一般线性规划矿山生产规划问题的解决上 在某些方面更具灵活性和合理性，然后通过对石灰石矿2 0 0 4 年年度采掘规划应用模糊 线性规划分析求解。结果说明应用模糊线性规划比一般线性规划在某些方面效果更好。 在软件介绍部分详细介绍了本人编制的线性规划软件和配矿软件，并提出了冀东石灰石 矿日常生产中的矿石搭配的线性规划模型。 本文的创新点为：应用数学规划的方法进行矿山生产规划的编制。尤其是应用模糊 线性规划的方法，对矿山企业这个多变量的，其生产过程中包含了许多非确定性的因素 和模糊的特征的主体网络系统，则更具应用价值。 关键词：矿山生产规划，数学规划，模糊线性规划，石灰石矿，露天矿 一 塑j ! 里王堂堕堡主兰垡堡壅 a b s t r a c t a i m i n g a tt h ea c t u a lp r o b l e mo f d e c r e a s i n gq u a l i t yo f t h e j i d o n gl i m e a o n em i n ea n dt h e c o n t i n u i n gn e e do f t h eh i g h e rq u a l i t yo r ew h i c hc o m ef r o mt h em a r k e t ，i no r d e rt or e a l i z et h e g o a lt h a tt h em i l l ec a nc o n t i n u et od e v e l o pa n dr e a l i z et h eb e n e f i to f t h es o c i a la n de c o n o m i c ， t h ep a p e r m a i n l yd i s c u s s e st h ep r o d u c tp r o g r a m m i n g ( q u a l i t yn e u t r a l i z a t i o np l a n ) i nt h en e x t5 y e a r s w i t h m a t h e m a t i c a l p r o g r a m m i n g t h ep a p e re x p o u n d st h es t a t u s q u oo ft h ea p p l i c a t i o no fm a t h e m a t i c a li n a l ls o r t so f c o r p o r a t i o na n di nt h em i n ec o r p o r a t i o n , a n dt h e ni n d i c a t e st h es i g n i f i c a n c eo ft h em e t h o di n m i n i n gs c h e m et h ep a p e r i n t r o d u c e st h es i t u a t i o na n dt h e p r o b l e m o f t h em i n ea tp r e s e n t ，p u t f o r w a r dt h er e t s o no f u s i n gt h el i n e a rp r o g r a m m i n gt h e nu s i n gt h i sm e t h o ds e td o w n t h e m i n i n gs c h e m ea n dq u a l i t yn e u t r a l i z a t i o np l a n t h er e s u l t e x p o u n d st h a ti t c a nb r i n gg r e a t e c o n o m y b e n e f i tw i t ht h i sm e t h o dt h e p a p e r d i s c u s s e st h ee x t e n do f t h el i n e a rp r o g r a m m i n g ：a k i n do ff u z z yp r o g r a m m i n g ，e x p l a i n st h a tt h em e t h o di sm o r ef l e x i b l ea n dr e a s o n a b l et h a nt h e l i n e a rp r o g r a m m i n gi ns o l v i n gt h em i n ep r o d u c tp r o g r a m m i n gi ns o m ea s p e c t s t h e nu s i n gt h e f u = yp r o g r a m m i n g t os e td o w nt h e2 0 0 4 - y e a rp r o d u c tp r o g r a m m i n g t h ep a p e re x p l a i n st h a t t h ef u z z yp r o g r a m m i n gi sb e t t e rt h a nt h el i n e a rp r o g r a m m i n gi ne f f e c ti ns o m ea s p e c t s i nt h e p a r to fs o f t w a r ei n t r o d u c t i o n , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h el i n e a rp r o g r a m m i n ga n dm i n e m j ) ( i n g s o f t w a r ei nd e t a i la n do f f e r st h el i n e a rp r o g r a m m i n g o f m i n e - m i x i n gd u r k n g t h ed a i l ys c h e m e t h ec r e a t e dp o i n to f t h ep a p e ri ss e tt i n gd o w nt h ep r o d u c t p r o g r a m m i n g o f t h em i n eu 血培 t h em a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n g ，e s p e c i a l l yi nu s i n gt h ef u z z yl i n e a rp r o g r a m m i n g i ti sm o r e v a l u a b l et ot h em i n ec 0 唧d 鲥姐w h i c hh a sl o t so f v a r i a b l e , a n dc o n t a i n sl o t so f n o n d e t e m f i n a t a l f a c t o ra n df u z z yc h a r a c t e r k e yw o r d s ：m i n i n gs c h e m e , m a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n g , f u z z yl i n e a rp r o g r a m m i n g , l i m e s t o n em i n e ，o p e np i t 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为 获得河北理工学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的 说明并表示了谢意。 签名： 堑i 袅鲨 日期：趔生年上月丛日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河北理工学院有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名： 到三生导师签名：善! 缀 日期：避年三胡丛日 一塑! ! 堡三兰堕堡主堂垡鲨塞 引言 冀东石灰石矿从开采角度讲，有着多采场分散分布，矿石质量因所处矿层不同，夹 石层( 主要是碱含量过高所致，再有就是该含量不够) 厚度不同而差别较大。 目前，从矿山可采矿量的总体分布及公司对矿石质量的要求分析，如控制得当，几 年内应基本能够实现不排废石的开采计划。 然而由r 矿体自然赋存的复杂性，以及目前质量较好的部分矿层的超前开采，部分 新采场正值前期剥离工作，要实现全矿基本不排废石，就一定要制定一个合理的中期质 量中和开采计划。 多年来矿山多采用试凑的方法确定开采质量控制指标。这样，在考虑的因素较多的 情况下，例如，需要控制多项质量指标，碱含量、钙含量等；考虑各采场产量衔接；各 水平，及各采场制约关系、均衡开采等问题时，生产管理就往往容易陷入被动，形成 “采剥失调”的现象。而在冀东石灰石矿的具体表现就是：矿山矿石质量总体很好，而 在某。一时问段，由于计划制定的不合理造成夹石( 废石) 的剥离，从而带来剥离费用的 不必要支出。 而采用严格的数学规划方法，建立符合矿山实际的数学模型，就能够实现在诸多复 杂条件约束下的生产规划优化。本文以数学规划的分枝线性规划和一类模糊线性规划 理论为基础，对冀东石灰石矿2 0 0 4 年到2 0 0 8 年的采区开采规划进行编制，在此基础上 对矿山设备资源的合理利用进行探讨。并为矿山开发编制了线性规划软件和基于线性规 划的配矿软件，以方便矿山技术人员进行日常生产管理。 河北理工学院硕士学位论文 1 1 课题研究的意义 露天矿是由若干采区或水平组成的，具有较大规模的矿产资源生产基地。我国露天 矿数日多，规模大，近年来在各个矿山不同程度的进行了一些矿区开发规划的优化。 露天矿既是生产和开发技术密集的地区，又是矿石生产管理相对集中、划为矿务局 或相当于矿务局一缴进行管理的企业单位。在生产技术和企业管理上，矿区是一个不断 地发展的复杂系统。我国进行了上百个露天矿区的设计、建设并多次地制定发展规划， 积累了丰富的经验，取得了巨大的成就。随着日新月异的技术进步，经济体制的改革与 国民经济的发展，如何适应变化着的环境和复杂因素的影响，制定矿山生产发展的最优 规划，促进矿区的稳定健康发展，是新建矿区和生产矿区经常面临的、需要认真对待和 解决的问题。对露天矿矿i l l 企业的工业布局和国名经济与地区的发展有着重大的影响。 1 2 赘噶删在- 盘赳鹾b 幽旨理中的应用现状 数学规划包括，线性规划、非线性规划、动态规划、整数规划、0 1 规划、目标规 划、以及一些以这些规划为基础的与其他数学分支结合的优化方法，如模糊线性规划， 灰色线性规划，基于遗传算法的数学规划，基于神经网络的数学规划等。在这些数学规 划中线性规划应用最j 。 数学规划是管理科学的巾一项重要方法，在现代企业中管理科学中起着举足轻重的 作用，因此近年米，在企业的日常生产管理和长远的发展规划中都能看到数学规划应用 的影子。文献i 1 1 讨论了动态规划的方法在企业生产管理中的应用，文献叫讨论了模糊 线性规划方法在生产计划中的应用，产决策中的应用，文献q 4 讨论了企业生产资源配 置中的线性规划应用方法，文献凸。讨论了阐述了一类摄动线性规划问题及其在生产决 策中的应用。文献彻介绍了多目标规划在矿山生产中的应用，文献m 讨论了非线性规 划在设置布置中的应用。所有这些数学规划的分枝都在现代的企业管理中得到了广泛的 应用。除此之外，复合型的数学规在理论研究领域和在企业管理应用领域有很大发展， 河北理工学院硕士学位论文 如文献“2 1 讨论了模糊模糊目标规划在证卷组合投资中的应用。文献则对理论研究和 算法的实现j ：提出自己的观点。 l 3 数学规划在矿山中应用的现状 在矿山企业中，制定合理的生产规划是矿山企业管理的重要内容，而传统的制定矿 山生产规划的方法大都采用“估算法”，这种方法在考虑因素较少，时间短，各种技术 经济指标联系很少时，是有。定效果的。但如果需要考虑的因素很多，且规划为长期规 划，各种技术经济指标联系错综复杂时就难以应付。 将数学规划用于采矿工程始于2 0 世纪5 0 年代末期，6 0 年代前期若干初步研究成 果出现。期间由于历史原因，我国在这方面的研究工作中断多年，直到7 0 年代后期， 乘改革开放的春风，跟踪国际趋势，开展采矿系统工程( 其中包括数学规划) 的研究。 进入8 0 年代后，研究工作更加广发深入，研究成果纷纷涌现。 文献“8 2 2 3 讨论了线性规划在矿山生产管理中的应用，文献讨论了0 1 整数规划 在矿山配矿中的应用。文献1 应用e x c e l 在多矿源优化配矿，其原理也是基于线性规 划的原理。 文献。2 5 3 按照国内外采矿系统工程迄今研究所取得的成果，以二维表格形式作出归 纳与分析。 表1 - 1 为数学规划各分支在采矿应用中应用的情况。表中研究方法按其在特定领域 中应用的主次程度分为a b ，c 三级。 塑! ! 堡三堂堕堡兰堂垡堡塞 表l l 数学规划方法在矿业中应用情况表 t a b l c1 - 1t h et a b l eo f t h em a l h e m a t i c a lp r o g r a m m i n g s a p p l i c a t i o n i nm i n i n g 序号研究内容 线性规划整数规划非线性规划目标规划 动态规划 1 矿床模型 矿床地质条 2 件评价 矿井，露天 3a 矿建设进程 4 项目评价ba 采矿方法、 5工艺及设备bb 选择 矿井、露天 6开采境界确 b 生产能力及 7a 边界品位 矿井、采区 8caac 设计 露天矿长远 9a 规划设计 短期生产设 1 0aaab 引 矿区发展规 l laa 划 采场矿【压 1 2力与顶板控 制 采准巷道布 1 3 置与支护 d 河北理工学院硕士学位论文 序号研究内容 线性规划整数规划非线性规划目标规划 动态规划 露天矿边坡 1 4 稳定 采矿工作面 1 5 生产状况分 析 生产监测与 1 6 控制 矿山采运系 1 7bbb 统分析 露天矿运输 1 8a cbb 调度系统 矿井通风排 1 9 水系统 矿山生产系 2 0 统可靠性 a2 3232 采用方法主 b22ll 4 次分类 c1 l 合计 5 44 6 1 4 本章小结 虽然应用数学规划的管理方法在矿山中的应用较以前有较大发展，并取得了长足的 进步，但在矿山生产的某些领域其应用还远远不够，有些地方甚至是空白。其中，在 “矿山生产规划”这一事关矿山长远利益与可持续发展的关键点上，应用就远远不够， 国内外相关文章介绍的也不多。因此应用数学规划( 本文主要应用线性规) 划制定对矿 山生产规划是有现实意义。 河北理工学院硕士学位论文 第二章研究内容 本文研究内容分为两部分： 第一部分：应用一般线性规划制定矿山长远规划与质量中和计划。针对近年来水泥 企业对石灰石矿的矿石质量对矿山的矿石质量要求的进一步提高，以及矿山质量较好的 矿石前期采掘过度的现状，应用数学规划的方法，制定长远的采掘生产规划及质量中和 计划；此外对矿山设备利用率低的现状( 目前矿山在用电铲8 台，以每台年产矿石8 0 万吨的产量来计算，远远超过目前的年均矿石产量4 7 0 万吨) 制定配铲规划。 第二部分：探讨了模糊线性规划在矿山生产规划中的应用。并论述了应用以上方法 更能有效地解决矿山。些复杂的，且一般线性规划不能解决的问题。 2 1 应用线性规划制定矿山长远生产规划 211 目前采场情况及存在的问题 目前矿山共有南北两大采区( 南采区和北采区) ，其中北采区有两个分采区：马头 山采区和纱帽山采区；南采区有两个分采区：大盖山采区和西大盖山采区。 各分采区具体睛况如下： 北采马头山目前有三个工作面：1 7 1 水平，1 5 9 水平，1 4 7 水平。其中1 7 1 水平2 号矿体和3 号矿体已经结束，所剩1 0 万吨大部分为夹石，质量太次，碱含量为 1 5 7 乞3 & o 。平均为2o 。1 5 9 水平目前所生矿石量为2 2 0 万吨左右，其中二号矿9 0 万吨左右。1 4 7 水平目前还有7 0 0 万吨矿石的储量，其中二号矿约有2 5 0 万吨，由于 2 0 0 3 年二号矿过度开采，采区形状极不规则，不利于电铲作业。 北采纱帽山目前正在开采的是1 5 9 水平，目前所剩矿石量约有2 0 万吨，其中覆盖 土较多，可利用矿石量较少，约为4 万吨左右的2 号矿。如结束1 5 9 采区，降至1 4 7 采 区，将出露大量的二号矿和3 号矿，对整个北采区的矿石搭配起到举足轻重的作用。 南采大盖山采区有两个采区马蹄山1 3 5 水平，东大盖山采区1 11 水平。马蹄山1 3 5 水平目前剩余约有3 0 万吨左右矿石量，大部分为质量较好的2 号矿。东大盖山1 1 1 水 平目前还剩余4 0 万吨左右的矿石量，全部为3 、4 号矿体，且开采条件十分便利。 河北理工学院硕士学位论文 目前，北采马头山1 4 7 水平2 号矿超前开采严重，南采上覆盖层含碱很高，北采 纱帽山1 5 9 水平，开采速度太慢，主要原因是采场离破碎站太远，而且夹石和覆盖土较 多，质量较差，在前期较多使用纯二号矿的生产中，未能将此采场的夹石搭配使用。南 采东大盖山采场，与马蹄山采场的台阶相差2 个台阶( 每个台阶高1 2 米) ，这与我 f 所计划的将两个采场合并成一个大盖l i i 采区的目标相差太远。二号矿过度使用，夹石和 品位较低的l ，3 ，4 号矿剩余太多。西大盖山尚未作采准工作，而目经矿山技术人员的 勘探，该采场的矿石品位很低，大多为3 ，4 号矿，很少有2 号矿。综上所述，目前矿 山排废压力很大( 0 3 年排废2 0 万吨) ，并急需大量优质矿石( 主要是2 号矿) 进行搭 配，这给质量中和工作带来了困难。 由上所述采场目前主要问题主要有两方面： 方面1 ：质量问题。由于矿山存在大量的废石( 碱指标小于0 9 ) 前期没有有效地 搭配使用，而且质量较好的矿石超前开采，给今后的矿石质量中和工作带来一定的难 度。 方面2 ：采区的合并的问题。由于目前采场工作面开的过多，使设备利用率很低。 要想提高设备利用率，必须合并一部分分散的年出矿规模较小的采场。 2 12 应用线性规划的理由 鉴于以上存在的问题，若单凭传统的“估算法”来制定一个长远的质量中和计划和 采掘规划，很难达到预期的目标，最终将使整个采场陷入“乱挖乱采”的民采式的境 地，破坏整个矿区的整体性。 而采用线性规划这一严格的数学规划的方法将使采场的开采成为一个“有计划，有组 织，有条理”的科学开采过程。这不仅能使矿山的夹石废石最大化的利用，而且i 丕能芒e 葫足 各种自然隋况约束的条件下使设备 | j 用率大大提高，还能够莅观定的计划期内实现若于采场 的合并的目的。 应用数学规划制定露天矿生产规划能够实现设备资源优化配置。目前矿l b 中正在使 用的设备，利用率很低，由其是在电铲的利用上尤其明显。而制定合理的生产规划，能 够将矿山设备的应用条件，和生产能力及使用数量综合考虑到矿山诸多变量中去，使其 河北理工学院硕士学位论文 和其他矿l b 的因素形成相互带4 约的联系，通过决策者制定的设备数量约束，实现矿山设 备资源的优化配置和节省。 2 1 _ 3 制定矿山长远生产规划和质量中和计划 制定采区合理生产规划，也就是根据矿山企业采区的地质隋况，矿石的质量睛况， 采区的空间几何情况，以及设备能力的情况，在满足用矿单位需求的矿石产量和质量指 标下，卷4 定矿山各分采区各种矿石的开采量计鲻。 2 145 年开采顺序总体策略 加快北采( 包括马头山采区和纱帽山采区) 1 5 9 水平的开采速度，在保证质量达到 要求的情况下，尽量减缓马头山1 4 7 水平的开采速度。以等待纱帽山采场降至1 4 7 水平 后，在北采区形成一个大的整体采区。 在南采区大盖山采场。加快马蹄山1 3 5 水平的开采速度，争取月出矿量达到6 万吨 以上，控制东大盖1 l1 水平的开采速度，在尽量短的时间内使马蹄山采场和东大盖山采 场合并成一个大的采场。南采西大盖山采场计划在5 到6 年的时间内降至7 5 米水平， 使之和刺山采场形成一个完整的7 5 米水平大采场。 北采区： 根据目前采场总矿量的剩余量( 1 5 9 水平还剩2 2 0 万吨左右，其中2 号矿还有9 0 万吨左右。1 4 7 水平还剩7 0 0 吨左右，2 号矿还剩3 0 0 万吨左右) ，2 0 0 4 年计划年产矿 石量2 5 0 万吨，其中马头山采场( 包括) 5 9 水平和1 4 7 水平) 出矿2 0 0 万吨；纱帽山采 场( 1 5 9 水平) 5 0 万吨。 计划：马头山1 5 9 水平配置2 台电铲( 5 号，6 号电铲) 开采1 4 0 万吨，1 4 7 水平 配1 台电铲( 1 号电铲) 开采6 0 万吨，以加快该采场的开采速度。纱帽山配置一台电 铲( 4 号电铲) 开采5 0 万吨。 南采区： 计划年产矿石2 0 0 万吨左右，其中马蹄山1 3 5 水平采剩余的1 6 万吨矿石，1 2 3 水 平要加快开采速度，计划采出1 3 0 万吨矿石( 大部分为2 号矿石) ，东大盖山1 11 水平 一 型! ! 里三堂堕堡兰兰垡堡塞 2 0 万吨矿石( 大部分为3 ，4 号矿石) ，9 9 水平采出4 0 万吨。西大盖i j j 采场计划开采 5 0 万吨矿岩( 大部分为3 ，4 - 号矿石和夹石) 。 计划：用一台电铲( 2 号电铲) 加快开采马蹄山1 3 5 水平剩余达到1 6 万吨矿石( 2 个月左右) ，然后将到1 2 3 水平和原来在1 2 3 水平开采的电铲( 3 号电铲) 联合开采此 采场，争取在年底在马蹄山共采矿石1 4 0 万吨左右。在东大盖山用一台电铲( 8 号电 铲) 开采1 11 水平剩余的3 、4 号矿和夹石用以中和马蹄山采场质量较好的矿石，然后 降到9 9 水平。到2 0 0 4 年7 ，8 月份将该电铲调往西大盖山，开拓和采矿同时进行，计 划开采完1 2 3 水平以上的台段，力争多采1 ll 台段的质量较差的矿石和夹石，这样，第 一、可以降低水平，尽早与刺山7 5 水平合并，第二、可以在废石综合利用中多做文 章：目前该矿如年利用夹石( 包括品位低的矿石) 1 0 0 万吨，可增加利润8 0 0 万元。 21 3 2 分年度质量中和采掘规划的制定及其原则 应用线性规划制定分年度质量中和和采掘规划首先需要制定决策变量，找们以各分 采区各个矿层的年采储量为决策变量。然后是确定目标函数：本着尽量多采1 ，3 ，4 号 矿和夹石，而尽量少采2 号矿，以实现资源充分利用的目的，采用极大化l ，3 ，4 号矿 石和夹石开采量之和，极小化2 号矿体开采量之和。本文采用用1 ，3 ，4 号矿与夹石量 的和减去2 号矿量的和，然后最大化这个函数。这样就能够实现极大化某种矿石开采量 与极小化某种矿石开采量在同一个函数中实现。 约束条件的制定战视各年初采场只俸隋况具体设定，但大致可分为以下6 种： 第1 种、矿石储量的约束。 第2 种、设备能力的约束。 第3 种、质量条件的约束。 第4 种、各种矿层出量比约束。 第5 种、开采顺序的约束，包括采场间几何关系的约束。 第6 种、其他形式的约束，如为保证矿区整体上的规整性，在某各时期内需全部采 出某各采矿点的所有矿石。 塑i ! 里三堂堕堡圭堂焦堡塞 2l5 2 0 0 4 2 0 0 8 分年度生产规划的制定 215 ，1 2 0 0 8 分年度生产规划的制定 决策变量的制定详见表2 1 ，表2 - 2 ，保有储量表见表2 3 ，表2 - 4 表2 12 0 0 4 年初北采决策变量表( 万吨) t a b l e3 - 1t h et a b l eo f n o r t h s t o p ed e c i s i o nv a r i b l ei nt h eb e g i i h l i i 瞎o f 2 0 0 4 马头山采区纱帽山采区 分采区 1 5 9 - 1 7 11 4 7 1 5 91 5 9 - - 1 7 11 4 7 一1 5 9 2 号矿x 1 l舄x 4 l 矿石量 3 ，4 号矿x 12x 2 2x 3 2& 夹石量 x 1 3x 2 3 x 3 3x 4 3 表2 - 22 0 0 4 年初南采决策变量表( 万吨) t a b l e3 - 1t h et a b l eo f s o u t hs l o p ed e c i s i o nv a r i b l ei nt h eb e g i n n i n go f 2 0 0 4 大盖山采区西大盖山采区 分采区 马蹄山 东大盖i 1 2 3 1 3 31 1 1 1 2 3 1 3 5 1 4 71 2 3 1 3 5l l l 1 2 3 9 9 - 1 l l 2 号矿 x s l) ( 6 1 x 7 ix x 9 1 x 1 0 l 矿石量 3 ，4 号矿x 5 2) ( 6 2x 7 2) ( 8 2x 9 2x 1 0 2 夹石量x 5 3 ) ( 6 3x 7 3x 8 3 ) ( 9 3x m 表2 - 32 0 0 4 年初北采保有储量表( 万吨) t a b l e 2 - 3 t h e t a b l e o f n o r t hs l o p e 嘟a 、s i n t h e b e b n n i n g o f 2 0 0 4 马头山采区 纱帽山采区 分采区 1 5 9 1 7 l 1 4 7 1 5 91 5 啦! 7 11 4 弘1 5 9 2 号矿 8 02 5 0 41 3 0 矿石量 3 ，4 号矿 1 2 03 7 5 07 0 夹石量 2 7 8 5 871 6 o 1 0 河北理+ i i 学院硕士学位论文 表2 42 0 0 4 年初南采保有储量表( 万盹) t a b l e2 - 4t h et a b l eo f s o u t h s t o p e l s e f v e si nt h eb e g i n n i n go f 2 0 0 4 火盖山采区西人盖山采区 分采区 马蹄山东大盖山 1 2 3 1 3 31 1 1 - 1 2 3 1 3 5 1 4 71 2 3 1 3 51 1 l 1 2 39 9 - - 1 l l 矿t i2 号矿 61 3 002 0 0oo 量 3 ，4 号矿 002 02 5 0 l l6 6 夹i i 量 0o0o31 3 按照前述原则制定目标函数如( 2 1 ) 式： m a x ：x 1 3 + x 2 3 + x 3 3 + x 4 3 + x 5 3 + x 6 3 + x _ 7 3 + x 8 3 + x 9 3 + x 1 0 3 + x 1 2 + x 2 2 + x 3 2 + x n 2 + x 5 2 + x 6 2 + x 7 2 + x s 2 + x 9 2 + x 1 0 2 - x i l 一x 2 1 _ x 3 1 - x 4 1 x s l 一x 6 1 - x 7 1 - x s i - x 9 t - x t o l ( 2 1 ) 约束条件的制定为以f s t ( 约束) ：保有储最约束： x 1 1 9 0 ；x 1 2 1 2 0 ：x 1 3 2 7 ：x 2 1 2 5 0 ；x 2 2 3 7 5 x 2 3 5 8 ： x 3 1 q ；x 3 2 0 ：x 3 3 1 6 1x 4 1 4 0 纱帽山采出量约束：x 3 1 + 玛2 + x 3 3 = 2 0 ；x 3 1 + x 3 2 + x 3 3 + i + x 4 2 + 弛3 3 5 0 剥采比约束：0 i x l 】+ o i x l 2 - x 1 3 0 ；0 0 9 6 x 2 1 + 0 0 9 6 x ：e - x z 3 2 1 0 南采区：保有储量约束： x 5 1 1 6 ；x s 2 = o ；x s 3 = o ；) ( 6 l 1 5 0 ；x s z = o ；x 6 3 0 x 7 1 - 0 ；x 7 2 3 0 ；x 7 3 0 x s t 7 0 ；x s 2 8 0 x s 3 o ： x 9 l = 0 ；x 9 2 = 1 1 ：x 9 3 = 3 ；x i o l = o ：x 1 0 2 6 6 ：x 1 0 3 1 3 马蹄山1 3 5 采场采出量约束：x 5 1 = 1 6 塑j ! 望三堂堕堡主兰垡堡壅 马蹄山1 2 3 采场采出量约束：) ( 6 l = 1 3 0 东大盖山9 9 ，111 采场采出量约束：x n = 2 0 ；k l + 强2 + 强3 = 3 0 西大盖山采场采出量约束： x 9 2 2 1 1 ；x 9 3 = 3 ；0 2 x 1 0 2 一x 1 0 3 1 2 0 0 矿石总量约束： x l l + x 1 2 + x 1 3 + x 2 l + x 2 2 + x 2 3 + x 5 i + x s 2 + x 5 3 + x 6 i + x 6 2 + x 6 3 + ) ( 7 1 + x 7 2 + x n + x s l + x 8 2 + x s 3 + x 9 l + x 9 2 q - x 9 3 + x a o l + x 1 0 2 + x 1 0 3 + x 3 1 十x 3 2 + ) ( 3 3 + ) ( 4 1 + ) ( 4 2 + x 4 3 = 4 7 0 质量约束： - 02 4 x l l 一0 ，2 4 x 2 1 - 02 4 ) ( 3 1 - 0 2 4 x 4 1 02 4 x 5 1 - 02 4 x 6 1 02 4 x 7 l - o2 4 l - o 2 4 x 9 1 一 o2 4 x 1 0 1 + 01 x 1 2 + o1 ) ( 2 2 + 01 x 3 2 + 0 1 x 4 2 + 01 x 5 2 + 0 1 ) ( 6 2 + 0 1 x n + o 1 x 8 2 + 0 1 x 9 2 + 0 1 x 1 0 2 + 0 6 5 x 1 3 + 0 6 5 x 2 3 + 06 5 x 3 3 + 0 6 5 x 4 3 + 0 6 5 x 5 3 + 0 6 5 x 6 3 + 0 6 5 x 7 3 + 06 5 x 8 3 + 0 6 5 x 9 3 + 06 5 x 1 0 3 0 求解得出： x 1 3 = 1 0 ；x 2 3 = 1 5 8 ；x 3 3 = 1 6 ；x 4 3 = 0 0 ；x 5 3 = o o ；x 6 3 = o x 7 3 = o ：x s 3 = 0 0 ；x 9 3 = 30 ；x 1 0 3 - - - - 4 3 ；x 1 2 = 6 0 ；x 2 2 = 3 0 5 x 3 2 = o ；x 4 2 = 3 0 ；x s ：= o o ；x 6 2 = o o ；x 7 2 = 2 0 0 ；x 8 2 = 3 0 0 x 9 2 = 1 1 ：x 1 0 2 - - - - - 2 16 ；x n = 4 0 ；x 2 i = 2 77 ；x 3 1 = 4 ；x 4 , = 0 x 5 1 = 1 6 0 ；x 6 l = 1 3 0 0 ；x 7 1 = 0 0 ；) ( 8 l = 0 0 ；x 9 1 = o 0 ；x l o l o 0 为明确的表示各采区采矿量情况，采用表格形式表示。见表2 5 ，表2 - 6 1 2 塑j ! 里三堂堕堡堂垡堡壅 表2 _ 52 0 0 4 年北采计划开采量表( 万口屯) t a b l e2 - 5t h et a b l eo f 山en o r t h s t o p em i l l ep r o d u c ti n2 0 0 4 ( t e nt h o u s i m dt 、 马头l u 采区纱帽山采区 分采区 1 5 9 1 7 l1 4 7 1 5 91 5 9 1 7 l 1 4 7 1 5 9 2 号矿4 02 7 74o 矿石量 3 ，4 号矿6 03 05o3 0 夹石量1 01 581 60 表2 - 6 南采计划开采量表( 万吨) t a b l e2 - 5t h et a b l eo f t h es o u t hs t o l m i n ep r o d u c t ( t e nt h o u s a n dn 大盖山采区西大盖由采区 分采区 马蹄山东大盖山 1 2 3 1 3 31 l l 1 2 3 1 3 5 1 4 71 2 3 - 1 3 5l l 】1 2 39 9 1 1 1 2 号矿1 61 3 00 000 矿石量 3 ，4 号矿 002 03 01 12 16 夹石量 0o0034 3 北采马头山1 5 9 水平：x l l + x 1 2 + x 1 3 = 1 1 0 万吨 北采马头山1 4 7 水平：x 2 1 + x 2 2 + x 2 3 1 = 7 4 万吨 北采纱帽山15 9 水平：x 3 l + x 3 2 + j c 3 3 = 2 0 万吨 北采纱帽山1 4 7 水平：x 4 l + x 4 2 + x 4 3 = 3 0 万吨 南采马蹄山1 3 5 水平：x 5 1 + x s 2 + x s s = 1 6 万吨 南采马蹄山1 2 3 水平：l + ) 岛+ x 6 3 = 1 3 0 万吨 南采东大盖山1 11 水平：x 7 1 + x 7 2 + x 7 3 - - 2 0 万吨 南采东大盖山9 9 水平：x 8 1 + x 8 2 + x 8 3 = 3 0 万吨 南采西大盖山1 2 3 水平：x 9 1 + x 9 2 + x 9 3 = 1 4 南采西大盖山l l1 水平：x l o l + x 1 0 2 + x 1 0 3 = 2 6 万吨 二号矿石量：x 1 l + x 2 l + 玛1 + x 4 l + x 5 1 + x 6 l + x 7 l + x s l + x 9 1 + x 1 0 1 = 2 1 7 万吨 三，四号矿石量：x 1 2 + x 2 2 + x 3 2 + x 4 2 + x s 2 + x 6 2 + x 7 2 + x , 8 2 + x 9 2 + x 1 0 2 = 2 0 3 万吨 j ! 里三堂堕婴主堂垡堡塞 夹石利用：x 1 3 + x 2 3 + x 3 3 + 强3 + 3 + ) ( 6 3 + x 刀+ x 8 3 + x 9 3 + x i = 4 9 万吨 采出总量：4 7 0 万吨 2l5 2 2 0 0 5 年生产规划的制定 到2 0 0 4 年年底北采纱帽山采场已经降到1 4 7 水平，并和马头山1 4 7 水平合并成 个大的采场。南采东大盖山采场已经降到9 9 水平，并且在此采场，2 号矿3 ，4 号矿均 有出露，矿石保有储量充足，便于质量控制。马蹄山1 2 3 水平已接近尾声，2 ，3 号电 铲，已无必要在此采场联合开采，将其中一台电铲( 3 号电铲) 调往1 1 1 水平进行开 采。 根据以上的采场状况，可建立规划方程进行生产规划的制定，同样运用线性规划的 方法进行求解。 各种矿体及夹石保有储量的计算，采用上一年年初的各个采场各种矿石的保有储量 减去，该年计划开采的各种矿石量，便得到新的年年出各种矿石保有储量。 经计算：得出2 0 0 5 年各采区各种矿石保有储量表，其体数值见表3 7 ，表3 8 表2 72 0 0 5 年初北采保有储量表( 万吨) t a b l e2 - 7t h et a b l eo f t h e b e g i n n i n go f 2 0 0 5s t o p er e s e r v e s ( t e nl l l o u s a i l d 1 3 马头山采区纱帽山采区 分采区 1 5 9 1 7 11 4 7 1 5 91 4 弘1 5 9 2 号矿4 0 2 2 2 31 3 0 矿石量 3 ，4 号矿6 03 4 4 54 0 夹石量1 784 2 90 表争82 0 0 5 年初南采保有储量表( 万吨) t a b l e 2 - 8 t h e t a b l e o f t h e b e g i n n i n g o f 2 0 0 5 m i n e r e v e r s ( t e n 出d u s d n 大盖山采区西大盖山采区 分采区马蹄山东大盖山 l l l 1 2 39 虬1 1 1 l l l 1 2 39 虬1 1 1 2 号矿1 3 02 0 00 o 矿石量 3 ，4 号矿 02 2 04 4 41 1 5 夹石量 00863 6 一塑! ! 堡三堂堕堡主堂垡堡塞 由表2 - 7 ，表2 8 可以看出北采马头山1 5 9 水平经过1 年的开采，剩余11 0 万吨矿 石，剩余夹石1 7 8 万吨。在2 0 0 5 年用两台电铲可将此台阶结束。1 4 7 水平剩余矿石 5 8 7 5 万吨，夹石量5 5 2 万吨，1 5 9 水平两台电铲在2 0 0 5 年末，可将其中一台( 6 号电 铲) 调运到此采场，与此采场原来的电铲( 1 号电铲) 联合开采。纱帽山采场共剩余矿 石1 7 0 万吨，由原来电铲作业在此处继续开采，由于矿石质量较好( 大部分为2 号矿和 3 号矿) ，年计划开采5 0 万吨。这样北采区共计划开采2 5 0 万吨。南采：经过2 0 0 4 年 的开采，马蹄【i i 己结束1 2 3 水平，进入l l l 水平，1 11 水平保有储量为1 3 0 万吨，且全 都为2 号矿，质量较好，在全矿的质量中和工作中继续起着举足轻重的作用，计划用2 号，3 号电铲在此处联合作业到7 ，8 月份左右，然后将3 号电铲调往东大盖山( 结束 1 11 水平的工作) 9 9 米水平作业，在此水平2 号矿将大量揭露( 位于此采场的东侧) ， 为全矿的配矿工作打开了局面。由于此采场矿石保有储量很大，所以用一台电铲在此处 作业( 由南向北进行开采) ，在一年后能够和马蹄山采场合并为一个采场。8 号电铲继 续开采西大盖山1 1 1 水平剩余矿石量5 3 万吨。同2 0 0 4 年一样列出决策变量表： 表2 92 0 0 5 年初北采决策变量表( 万盹) t a b l e2 - 9 t h e t a b l e o f n o r t hs 幻p e d e c i s i o n v g a i b l e i n t h e b e g i l m j 玎g o f 2 0 0 5 ( t e n t h o u s a n d l ) 马头山采区纱帼山采区 分采区 1 5 9 - 1 7 11 4 7 1 5 91 4 7 1 5 9 2 号矿x 1 1x 2 lx 3 】 矿石量 3 ，4 号矿x 】2x 2 2 x 3 2 夹石量x 1 3 x x 3 3 表2 _ 1 02 0 0 5 年初南采决策变量表( 万盹) t a b l e2 - 1 0t h et a b l eo f s o u t h s t o p ed e c i s i o nv a r i b l ei n 此b e g i i l n i i i gf f 2 0 0 5 ( t e nl h o u s m d1 ) 大盖山采区西大盖山采区 分采区 马蹄山东大盖山 l l l 1 2 3 l l l 1 2 39 9 l l l 2 号矿x 4 1x 5 1x 6 1 矿石量 3 ，4 号矿x 4 2x 咒x 6 2 夹石量x 4 3x 5 3x 岔 河北理工学院硕士学位论文 目标函数：掰觑x b + x z 3 + x 3 3 + x 4 ，+ x 3 3 + x 6 3 + x 1 2 + x 皿+ x 3 2 + + x 5 2 + ) ( 6 2 - x l i x 2 1 _ x 3 1 1 一x 5 r x 6 1 约束条件s t ：北采区： 保有储量约束：x l l q o ；x 1 2 6 0 ；x 1 3 1 78 ；x 2 l 2 3 2 6 ；x 2 2 3 5 59 ；x 2 3 5 5 2 ； x 3 1 2 0 0 纱帽1 u 采场矿l 产量约束：x 3 1 + x 3 2 + x 3 3 = 5 0 矿石量与夹石量比例约束：0 0