地下金属矿山采掘作业计划优化模型

为了实现地下金属矿山采掘作业计划编制的实时准确与科学有效性,针对矿山作业地点分散、生产组织复杂、矿石质量难以控制等特征,构建了基于0-1整数规划的作业计划优化模型.通过分析开采技术经济指标及空间逻辑关系,以最小品位偏差为目标,将产量均衡、出矿能力以及品位高低结合开采等转化为约束条件,考虑各采场作业工序、回采顺序、生产能力以及其他生产要素等,运用计算机技术和整数规划方法,得出地下矿山采掘作业计划最优方案.以国内某大型金矿为案例进行了模型的有效性验证,解算出矿山最优的采掘作业计划,并得出作业计划甘特图.结果表明,模型能够指导完成生产作业任务,且满足作业计划连续性和均衡性要求.      

金属地下矿山深部转产过程中的产能接续优化

为了实现金属地下矿山开采由浅部转向深部过程中产能平稳接续,以三山岛金矿为研究对象,结合矿山多区段联合开采的复杂生产格局,综合考虑产能均衡、品位均衡与各项生产系统能力限制等约束,构建以多矿区资源综合开采价值最大为目标的产能接续规划优化模型,在Python和Gurobi环境下实现优化模型构建与解算。优化结果表明,通过对矿山深部转产过程中的产能接续进行规划优化,得到的最佳产能接续与生产任务分配方案可以在有效保证多矿区协同开采、产能均衡稳定的同时,提升矿山开采的综合经济效益。      

多金属地下矿山生产计划动态优化

为了实现多金属地下矿山生产计划编制的动态性和科学有效性,以开采过程中技术经济要求和空间序列关系为约束条件,以利润最大化为目标构建多金属地下矿山生产计划动态优化模型.模型将采准、切割、爆破、回采和充填过程抽象为基本作业单元并加以模型化处理,将地下开采的均衡性要求和接续性问题转化为空间约束条件,以开采状态作为决策变量,构建生产计划优化的0-1整数规划模型,并给出基于人工蜂群模型的求解算法.以西藏某铜钼矿的生产计划动态编制为应用案例,优化解算出矿山未来3年的生产计划,并给出矿床开采时序的三维可视化展示.优化结果表明,通过开采区域的动态调整,在有效保证生产连续性的同时,提升了矿山开采的经济效益.      

基于冶炼设备故障的炼钢-连铸重调度

针对炼钢-连铸生产过程中某一冶炼设备发生故障之后的重调度问题,为保证生产的稳定性,减少重调度方案相对于初始调度方案的变化程度,以开始作业时间、作业周期和设备指派的加权差异度最小化为目标,采用数学规划方法建立了重调度模型。通过分析炼钢厂生产运行模式和生产工艺过程,提出了由基于“炉-机对应”调度策略的设备指派算法和基于工序柔性缓冲调控策略的时间调整算法两部分组成的重调度算法。以国内某中大型炼钢厂炼钢-连铸实际生产中经常发生的转炉设备故障或精炼炉设备故障问题为仿真案例进行研究,结果表明,调度前/后开始作业时间、作业周期与设备指派的总加权差异度分别为0.29、1.43和1.21,可有效保持重调度方案与初始调度方案的一致性,保证生产的稳定性,且求解时间均小于0.6 s,能够针对冶炼设备发生故障后的重调度问题快速给出较优的解决方案,在冶炼设备故障频发的实际生产过程中能够保证炼钢-连铸有序、稳定、高效运行。     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统耦合优化调度

钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同,为了获得最大的经济效益,需要针对不同工况条件进行煤气-蒸汽-电力系统的实时优化调度。基于线性规划,以系统运行能源成本最小为目标函数,建立钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。模型的调度间隔为5 min,通过LINGO求解出模型的最优解,得到不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案,用于指导实际生产。利用S钢铁企业实际数据进行实例分析,得出的调度方案可实现煤气-蒸汽-电力系统的最优化分配,降低系统运行的能源成本,验证了模型的有效性。     

应用需求时间窗的柔性作业车间调度优化模型

为解决拉动式生产模式下准时交货给生产调度带来的困难,提出了一种基于"需求时间窗"的柔性作业车间调度问题优化方法.首先,根据工件的需求时间窗口,构建了一种以工件完工时间平均隶属度最大为目标函数的柔性作业车间调度问题优化模型.然后,针对模型提出并设计了一种基于多阶段混合变异的禁忌搜索算法.为增强算法收敛性,利用"逆序变异"和"基因段交换变异"找到较好的初解,在此基础上利用"基因交换变异"继续搜索优解.最后,通过在某多品种小批量生产车间的应用验证了该方法有效性.     

基于关键链的地下矿采掘计划编制优化方法

为了解决传统地下矿采掘计划编制中存在的最短工期不可控、作业成本较高的问题,以最大化减少工期为目标,提出了一种资源约束下的采掘计划关键路径自动搜索方法。首先,根据作业之间的逻辑衔接关系自动生成采掘计划网络图,并为其添加资源约束;然后,根据工序顺序表和计划衔接表中的信息确定每个采场执行的工序,且不同工序按照不同的资源配置规则来分配优先级;最后,更新网络图,以当前作业为初始节点,采用改进的深度优先搜索算法遍历有向图,递归查找全部采掘路径,其中耗时最长的路径为关键路径,即资源约束下的最短工期。研究结果表明：运用资源约束下的关键路径自动搜索方法来实现采掘计划优化,缩短了计划编制的时间和采掘计划的工期,降低了作业成本。以乌拉特后旗紫金矿业三贵口矿山采掘计划编制为例,证明该方法能够有效优化矿山采掘计划。     

应用遗传算法求解AOD全铁水冶炼和电炉钢水冶炼不锈钢混合流程的最优调度问题

 研究了AOD全铁水冶炼和电炉钢水冶炼两种不锈钢冶炼流程,结果表明,AOD全铁水冶炼不锈钢可以弥补电炉钢水冶炼流程中电炉产能小于连铸产能的缺陷。提出了一种结合AOD全铁水冶炼和电炉钢水冶炼的混合流程。提出了各个工序间钢包最长传搁时间最短为调度目标是更加合理的调度方式,应用遗传算法求解混合流程最长钢包传搁时间最小为60min,小于单纯以连铸机为中心的组织生产调度,既保证了钢包正常的运输,又有足够的时间进行必要的调度和调整。最后,给出混合流程最优调度的甘特图,并基于最优调度并采用统计分析的方法得出工序间传搁过程温降的经验公式,由此给出混合流程最优调度的温度制度。     

钢铁企业轧制计划与能源调度协同优化

钢铁企业物质流网络与能量流网络的协同优化是实现钢铁行业高层次系统节能的关键。钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同，轧制工序(含加热炉)作为电力和煤气消耗大户，轧制计划的改变会影响能量流网络中能源介质的分配和调度。提出了钢铁流程物质流与能量流协同优化方法，在分时电价的条件下，利用启发式规则调度方法对一天内的轧制单元进行合理的排程，然后用线性规划方法以系统运行能源成本最小为目标函数，建立钢铁企业煤气 蒸汽 电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。通过LINGO求解出模型的最优解，得到了轧制单元的最优排程以及不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案，用于指导实际生产。利用S钢厂实际数据进行实例分析，得出的调度方案可实现煤气 蒸汽 电力系统的最优化分配，系统运行的能源成本降低8.54%，验证了模型的有效性。     

地下金属矿智能矿山总体规划

针对地下金属矿智能矿山建设中集成化程度低、共享性差和协同性缺乏等问题,提出地下金属矿智能矿山总体规划,包含规划目标、规划思路、系统架构和应用平台架构。以矿山生产业务流和数据流为线索,围绕生产技术、生产管理、过程管控和安全环保,规划覆盖全要素、贯穿全流程的智能矿山建设内容。生产技术协同平台促进生产技术协同作业流程化和规范化,生产管理平台确保生产管理及时性与共享性,智能开采装备与系统保障现场作业人员安全和设备跟踪调度,安全环保平台为管理低成本化和痕迹化提供了方法,三维可视化智能管控平台为数据集成可视化提供了手段。研究成果可为地下金属矿智能矿山规划、设计和建设提供指导。     

三山岛金矿井下无人开采区域中深孔落矿嗣后充填连续采矿工艺设计

为了建成国内首个井下无人采矿示范区,在三山岛金矿西山矿区选取-630 m中段至-645 m中段作为试验采场。通过工程地质调查,结合矿床地质、工程地质与岩石力学基础资料以及无人采矿设备的应用,提出采用下向中深孔落矿嗣后充填连续采矿法。该采场方法的各个开采中段与主斜坡道相通,设备可在各个中段之间按照开采计划进行调度;中段通过辅助斜坡道与各个分段相通,保证设备在生产中段内部的作业调度;各分段均布置采场联络巷与矿体连通,方便设备进入矿体进行凿岩、爆破、铲运等作业,有利于无人机械设备在各个地点通行作业。采矿过程涵盖了“掘—采—运—充—辅助”各工艺环节的连续无人作业过程,能够有效保障多类型无人开采装备安全、高效和连续化生产、运行,在保障矿山生产安全的同时,提高矿山生产能力,对我国未来矿业智能化发展具有推进作用。     

卧虎山铁矿采场极限暴露面积回归优化模型

地下矿山开采中,合理的采场暴露面积是保障采矿作业安全的前提,采场暴露面积作为地下采场的主要结构参数需要进行优化。以卧虎山矿27-31线为研究对象,运用3DMine-Midas- Flac^3D耦合建模技术,构建了地表、矿体和采场的精细化模型,在采场长度参数为30 m和40 m的条件下,设计了10种采场暴露面积计算方案,通过数值模拟获得采场顶板最大拉应力和两帮最大压应力,基于此建立了采场暴露面积与顶板最大拉应力及两帮最大压应力的回归优化模型,在有安全系数的保障下确定了采场极限暴露面积。研究结果表明：（1）经采场稳定分析,最大压应力主要出现在采场两帮的围岩,而最大拉应力出现在顶底板;（2）通过建立采场暴露面积与最大拉应力和最大压应力的回归函数关系曲线,获得暴露面积与应力的关系规律,即在相同采场暴露面积条件下,采场越长则拉应力越小,而在相同拉压应力限值情况下,采场越长则极限暴露面积越大;（3）以矿山生产安全系数1.3为基数,通过回归函数曲线规律,根据采场矿体的赋存条件,以30 m和40 m的采场长度值,确定卧虎山矿的极限暴露面积分别为450 m²和600 m²。当岩体力学参数改变时,亦可采用回归函数曲线规律自适应判定采场极限暴露面积和采场跨度。     

淘锡坑钨矿采场结构参数优化

在满足矿山生产的高效性以及安全性的前提下，合理的采场结构参数选择显得极为重要.淘锡坑钨矿作为章源钨业有限公司的重要开采矿区，因采用的浅孔留矿法，其回采工艺不具备良好的适用性，使得巷道顶板局部产生裂隙，并引起出矿漏斗损毁等问题，对矿山的运营产生了负面影响.在此，需重新针对采场结构参数予以选定.以该矿枫岭坑区256 m中段及206 m中段为研究对象，结合实际生产条件，以矿房跨度、间柱厚度、顶柱厚度作为变量，设计9组开采方案.利用ANSYS建立模型，导入FLAC3D进行数值模拟计算，综合各方案计算结果开展对比、分析工作，最终确定较优的采场结构参数.      

基于金属价格不确定性的地下矿生产计划风险分析

针对采用无底柱分段崩落法生产的地下金属矿山的生产计划编制问题,通过构建以净现值（NPV）最大为目标函数并满足生产能力及空间顺序等约束条件的混合整数规划模型,用于确定各个采场之间开采的先后顺序,其中金属价格的变化不仅影响计划编制结果而且使计划的风险显著增大。根据金属历史价格分布,运用几何布朗运动（GBM）模型预测15条金属价格走势曲线,通过求解生产计划的混合整数规划模型,得到不同价格走势下的生产计划结果,然后根据GBM模型预测更多金属价格走势曲线并分析不同计划结果下的净现值、上涨潜力、风险下限、条件风险价值（CVaR）和风险价值（VaR）,最终运用熵值法确定金属价格不确定条件下收益高且风险小的生产计划。经实例验证,此方法科学可行,减少了传统手工方法编制生产计划时受到的价格风险的影响,实现资源低风险高效开采,对指导矿山的实际生产具有重要的意义。     

不同市场条件下金属露天矿分期方案动态优化

不同市场条件下金属露天矿分期方案动态优化有关于金属露天矿分期方案动态优化的整体方案的设计与实施,是结合采选联合优化的一部分内容,针对地下采选一体化实现的露天金属矿采选联合优化,露天金属矿采选联合优化也是与金属露天矿分期方案动态优化相关,对于采选联合优化的选矿过程都是存有金属露天矿分期方案动态优化的内容,这就需要施工人员和设计者在涉及到井下的内部转化以及其他金属露天矿分期方案动态优化部分的过程中能够对于一些采选联合优化的内涵做出详尽的了解和分析。比如地下采矿中通常采用一体化设计,但是这种设计的缺点就是难以进行露天金属矿采选联合优化,但是对于矿山开展的试验性研究工作还是有利的,能够实现按空间位置的一体化是采选联合优化的内涵及发展历程的关键。     

阶段空场与上向分层联合采矿法应用实践

为提高深部厚大破碎矿体采矿效率,进行采矿方法优化,提出了机械化盘区阶段空场与上向分层联合采矿法。盘区矿房采用分段凿岩、阶段空场嗣后充填采矿法,发挥了无轨设备的高效性能;通过对矿房上盘主断裂F1进行长锚索预支护及顶柱锚网支护,确保作业安全。盘区矿柱采用上向分层充填采矿法,为减少上盘面暴露面积,在靠近上盘回采时,预留倒台阶上盘护顶矿柱,矿柱滞后一分层回采。实践证明,该联合采矿法不但采准工程量少,而且具有综合生产能力大和安全高效的优点。     

大红山铜矿井下综合通讯系统的构建与应用研究

在现代地下矿山井下工程中,如何实现井下语音通信、视频监测、人员与设备跟踪定位等成为矿山企业管理者首先面对的问题.通过对井下网络拓扑结构、无线接入点的布置和视频点位置的设计,构建了大红山铜矿井下综合通讯系统.其构建的井下综合通讯系统不仅能加强井下生产人员的安全和提高生产效率,而且对于实现矿山企业的信息化和网络化具有重要的意义.