露天矿山开采方案的优化技术

1、.：.；露天矿山开采方案优化技术 一、前言 我国近年来露天矿开采的方案很多，就讨论露天矿开采的一些关键技术问题，如合理消费规模、开采工艺、开采程序和开辟运输系统等，给出了适用决策模型，就能在实践运用中获得称心的效果。置信本文的优化方案会对我国近年来合理开发矿产资源具有一定的适用价值。露天开采方案涉及的要素很多，诸如地质、地理、气候、经济等条件，无不影响露天开采方案，开采方案因其构成要素的种种变化，而使方案数量多不胜举，在众多的开采方案中，能否含有最优方案和怎样找出最优方案？这就是本文讨论的课题。 露天开采方案的技术要素分析在一定的矿床地质条件下，任何一个露天开采方案都是由许多技术要素构成的，包

2、括设备选型、开采参数、开采程序、开辟运输系统、总平面布置和选矿等，这些要素是相关的，某一要素发生变化，往往会影响到其他要素的变化和总的经济效果，上述要素的变化可产生出众多的开采方案，例如，仅按以上每个要素有三种能够的变化计算，就可以派生出万余个方案。为了在拟定露天开采方案的最优化设计时，该方法可以直接对露天开采的最终开采境界、长期开采方案即开采顺序、消费才干和开采寿命等重要参数实施以最大净现值为目的的同时优化。但是, 应做到在有限的开采方案中不要有艰苦的脱漏。 二、构成露天开采方案的主要技术要素 在一定的矿床地质条件下, 任何一个露天开采方案都是由许多技术要素构成的, 矿山消费才干、设备选型、

3、开采参数、开采程序、开辟运输系统、总平面布置、选矿等。这些要素之间是相关的, 某一要素发生变化, 往往会影响到其他要素的变化和总的经济效果。这些要素的变化可产生出无限的开采方案。假设以某个要素仅有三种能够的变化计算, 由上列要素就可以派生出上万个方案, 这对用计算机进展开采方案优化来说, 也是非常繁重和不经济的。为了在拟定露天开采方案的过程中不脱漏最优的开采方案, 以及尽能够减少设计和计算任务量, 应区分主要要素和次要要素,抓住影响全局的主要要素, 就能把握住最优的开采方案。构成露天开采方案的主要技术要素为开采工艺、开采程序和开辟运输系统。在某开采工艺条件下, 可采取不同的开采程序, 从中得出

4、最优的开采程序。最优开采程序的主要标志为露天矿消费过程中剥离量的逐年分配比较有利, 即矿山基建工程量小, 初期消费剥采比小和露天矿的盈利的现值大。在某一开采程序条件下, 可以采取不同的开辟运输系统。开辟运输系统在露天开采过程中是动态变化的, 一方面它应满足露天矿在一定的开采程序条件下矿山工程不同开展时期建立运输通道的需求, 另一方面应力求矿岩的运距短和开辟任务量小。同一开采工艺条件下, 由于设备选型和开采参数不同, 也将派生出许多子方案。开采程序是露天开采方案中很活泼的要素。在一定的露天开采境界范围内, 可以全境界开采, 分区开采或分期开采, 可以有不同的开段沟位置, 不同的任务线推进方向和矿

5、山工程延深方向, 以及不同的台阶划分方式,任务帮构造和任务帮坡角等。这些都将影响露天矿的矿山基建工程量、消费剥采比和运距。在以静态经济分析为根底的情况下,只需开采境界不变, 采剥总量是一个常数,剥离时间早晚没有经济意义, 而趋向于以较平衡的消费剥采比进展消费, 以减小采剥消费才干的峰值及其相应的设备数量和地面设备。而从动态经济分析的观念, 那么开采程序的优选能为露天矿提供最大的盈利净现值,有利于积累资金和扩展再消费, 对经济的开展是有实践意义的, 应引起注重。应指出,露天矿的矿石消费才干是一个重要要素。普通情况下它是根据矿山企业规模由设计部门制定的, 设计中按规定的矿石消费才干拟定开采方案,

6、虽然因此也影响开采方案,但不涉及更多的消费才干方案。在可行研讨阶段, 有时需对矿石消费才干进展论证, 这时对开采方案的影响增大。 在可行性研讨阶段, 对矿石消费才干进展论证是非常必要的。露天开采境界与露天开采技术程度及露天开采与地下开采技术的相对程度有关, 是与露天开采工艺亲密相关的。露天开采工艺和露天开采的技术程度将影响露天矿的投资和本钱,从而影响露天开采境界, 但是, 开采方案是在一定的开采境界的根底上拟定的,因此, 应先根据预定采用的开采工艺和技术配备程度, 参考类似矿山的经济目的或预测的目的, 初步确定露天开采境界, 在此根底上进展露天开采方案的优化。开采方案优化后得出的经济目的, 与

7、上述初步确定露天开采境界所用的目的相差较大时, 需将开采境界重新修正。总平面布置与开辟运输系统同时思索,可到达规划合理、有利消费、矿岩运距短等要求。选矿工艺与露天开采工艺结合思索, 使露天矿综合效益最好。露天矿矿石消费才干、开采工艺、开采程序及开辟运输系统是构成露天开采方案的主体。在某一开采工艺条件下, 相应地需确定开采境界、设备选型、开采参数和选矿工艺等, 一定的开辟运输系统那么有相应的总平面布置, 或者两者同时研讨确定。这些要素将构成许多子方案。 三、开采方案的建立及优化根据上述对构成露天开采方案的有关技术要素的分析, 开采方案可按主要要素并按一定的层次建立：第一层次为露天矿消费才干, 有

8、A1、A2、.Am个方案；第二层次为露天开采工艺, 有B1、B2、.Bn个能够的方案, 分别与某一消费才干相顺应；第三层次为露天矿开采程序, 有C1、C2、.Co个方案, 分别与某一消费才干和开采工艺相顺应； 第四层次为开辟运输系统, 有D1、D2、.Dp个方案, 分别与某一消费才干开采工艺及开采程序相顺应。开采方案的优化可按多阶段决策问题处置, 可采用类似动态规划的方法得出多阶段决策的最优战略的方法优化。上述分层次建立露天开采方案中的层次相当于动态规划法的分阶段。分阶段决策亦采取逆序解法, 即采取由上述第四层次到第一层次延续递推优化的过程。 第一步, 对某一开采程序下假设干能够的开辟运输系统

9、进展优选, 得出该开采程序下最优的开辟运输系统方案;第二步, 对某一开采工艺条件下假设干能够的开采程序进展优选，得出一定开采工艺条件下最优的开采程序；第三步, 对某一消费才干条件下假设干能够的开采工艺进展优选, 得出该消费才干条件下最优的开采工艺;第四步, 对消费才干进展优选, 得出露天矿最优的消费才干, 以及相应的由最优的开采工艺、开采程序和开辟运输系统组成的最优的露天开采方案。 应指出, 本文谈到的上述延续递推优化过程, 各阶段的目的可以不同,因此各阶段目的不能相加。例如, 按矿岩运费和开辟工程费(包括设置开辟坑线引起的补加扩帮费)优选出某一开采程序下开辟运输系统, 而按最大盈利净现值对某

10、一开采工艺条件假设干能够的开采程序进展优选时, 某一开采程序的盈利净现值对某一开采工艺条件假设干能够的开采程序进展优选时, 某一开采程序的盈利净现值是指该开采程序的最优开辟运输系统条件的目的。其他要素构成的子方案, 可分别进展优化。开采方案优化目的和优化方法 1、优化的目的根据分阶段优选的内容不同, 可采取不同的优化目的。这是本文提出的采用动态规划法进展开采方案优化的特点。选取目的的出发点是为了简化计算和能得出准确评价。常用的优化目的有：运距、运费、矿山基建工程量、消费剥采比、开辟工程量、投资、本钱、投资回收年限、盈利、投资利润率、净现值、劳动消费率等。某一开采程序条件下的开辟运输系统优选,

11、普通可采用运距、运费、线路工程费、开辟及扩帮工程费等目的。某一开采工艺条件下的开采程序优选,普通采用矿山基建工程量、一期消费剥采比和本钱、投资回收期及净现值等目的。思索费用时间要素的净现值目的是客观评价不同开采程序的较适用的目的,它能反映不同开采程序条件下所构成的不同剥采关系的经济效果,从而对开采程序作出正确评价。露天矿效力年限很长时, 可比较前10年的净现值, 以减少计算任务量。消费才干和开采工艺优选, 可采取投资、单位投资、本钱、净现值、补加投资回收期、投资利润率等目的。开采方案有时不能用单一目的评价, 需辅以其他目的。 2、优化方法优化方法应在确保结果准确的前提下,力求简便和任务量小,

12、分阶段递推优化常用的方法有：1逻辑判别：利用实际和实践知识进展逻辑分析, 删去一些明显不合理的方案。例如平朔、准格尔等近程度煤田, 采用单斗发掘机汽车运输开采工艺条件下,任务线过长将使剥离物绕端帮运往内排土场的运距增大, 导致汽车运费增高, 明显是不合理的。这时, 应舍弃铁道运输露天矿惯用的长任务线方案,采取短任务线的分区开采。类似问题用逻辑判别决议取舍是最省事的, 可以减少许多计算任务量。 2分析计算：用数学分析法得出最优的开采参数, 例如前面提到的半延续开采工艺情况下, 半固定破碎机的挪动步距, 露天开采境界以及外部沟开辟深度等问题,都可用分析法确定。 3方案比较法：这是露天开采方案优化中

13、最常用的方法。经过不同方案的运距、运费、矿山基建工程量、消费剥采比、投资、本钱、净现值、投资回收期等目的的对比,进展开采方案分阶段递推优化和到达综合优化。例如不同开采工艺方案的优化, 某一开采工艺条件下不同开采程序的优化和不同设备选型的优化等, 都可采取方案比较法。重要是根据不同的优化内容, 选取适当的优化目的。 按一定的顺序拟定开采方案和进展优化, 以及由简到繁选取适宜的优化目的和方法, 可以到达不脱漏最优方案和简化计算任务的目的。即使采用计算机设计的情况下, 也该当发扬人的客观能动性, 以提高开采方案选取的准确性和减少机时。 五、开采方案优化应留意的问题1、按类似动态规划法逆序分阶段递推优

14、化过程得出最优的开采方案,不同的开采方案应在各自进展部分优化的根底上再进展对比和优中选优。这点很重要。开采方案优化中常出现的失误是由于参与优选的开采方案的不可比性引起的,有的方案是经过部分优化得出的最优方案,有的方案却是未经部分优化的破绽百出的方案, 这种情况下的优选结果是不可靠的。产生此景象的缘由很多,能够出于阅历缺乏, 或者出于对某方案的偏爱,也能够出于某种客观志愿,有意维护或排斥某个开采方案, 这种不科学地对待开采方案优化是极端有害的。2、计算数据的选取应符合矿山实践,否那么难以得出真实的优化方案。计算机是一种很好的工具, 但仅仅是一种工具, 数据是靠人提供的,假设提供的数据不符合矿山的实践情况, 其优化结果也将是错误的。这是具有一定难度而必需仔细对待的问题。3、开采方案必需是技术可行的。4、开采方案优化包括技术优化和经济优化。开采方案的经济目的相差不大时, 应采取其中技术较优和有较大开展前景的方案。六、总结1、开采方案优化应能真正得出最优的开采方案和减少计算任务量。2、按矿石消费才干、