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1、第28卷第5期煤 炭 学 报Vol.28No.52003年10月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYOct.2003 文章编号:0253-9993(2003)05-0491-05应用递阶优化的方法优化露天矿开采程序张瑞新,高永胜,李海华,梅晓仁(中国矿业大学(北京校区)资源与环境工程学院,北京 100083)摘 要:以系统工程理论为指导,结合露天矿生产中存在的实际问题,提出了递阶优化的方法,即通过分范围、分目标、逐步深入的方法实现露天矿开采程序的优化,并对安家岭露天矿首采区的开采程序进行了多方案设置及技术经济评价.结果表明,在原设计
2、前期900m工作线基础上采用陡帮开采方式对4煤以下采区南帮向里收缩200m,为当前条件下的最优开采方案.关键词:露天开采;开采程序;递阶优化方法中图分类号:TD824文献标识码:A 我国现已开发的几个大型露天矿区如平朔、准格尔等煤田剥采比较大,覆盖层厚、煤质较差,且多为复杂煤层,在新的市场经济条件下,如何进一步降低生产成本,改善煤质以满足市场要求,是关系到露天矿企业生存和发展的关键问题;进一步优化开采程序,寻求原煤综合生产成本最低、盈利最大的采矿方案是提高企业经济效益的一条有效途径. 采矿方案的设计和开采程序的优化是一项复杂的系统工程,仅凭经验和定性
3、分析选择几个可行方案进行比选,往往很难实现多目标、多方案、多手段的综合优化,难以找到相对最优的方案,甚至选择一些较劣的方案作为优化结果.而把所有可行的开采方案全部参与比选,由于目标的多样性和系统本身的复杂性,众多主方案中可组合出若干种派生方案,最终可供选择的方案太多,不仅大大增加了工作量,而且不利于方案的详细分析与评价.因此,应用科学方法全面、系统地设置开采方案,灵活设计开采程序,并进行动态的技术经济评价,尽可能地寻求满足矿山生产实际的最佳开采方案是露天矿设计与规划的核心和关[1]键.1 开采程序的递阶优化方法 针对在优化开采程序时存在许多动态变化的不
4、确定因素,以系统工程理论为指导,借助于复杂大系统的研究方法———定性和定量相结合的集成方法,提出了递阶优化的方法,即分范围、分层次、多目标逐步深入的研究方法.首先在情况不十分明确的条件下,按照常规的优化方法如选择若干不同工作线长度下的开采方案,对一些主要地质信息和技术指标进行规律性分析,然后根据具体的优化目标和原则设置及派生若干开采方案,把握主方案与派生方案及其相互间的关系,对各方案进行详细的技术经济分析,剔除明显劣势的方案,筛选出较优方案参与方案优选,最后通过建立动态的技术经济评价模型对较优方案进行多目标评价与决策,提出所推荐的最优开采方案并确定相关的
5、技术经济指标.图1为应用递阶优化方法设置和优化开采方案的过程.2 安家岭露天矿首采区开采程序优化研究 按照以上介绍的分层次优化开采程序的设计方法,对安家岭露天矿首采区的开采方案进行了综合优化收稿日期:2003-01-23基金项目:国家自然科学基金委“创新研究群体科学基金”资助项目(50221402)©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net492煤 炭 学 报2003年第28卷和技术经济评价,提出了满足实
6、际生产和发展的最佳开采方案和开采的主要技术经济指标.211 开采方案的设置与比选 根据该矿的矿田赋存条件和生产工艺特点,在设置和优化开采程序时需要考虑的主要因素有:(1)采矿工作线长度对整个剥离费用和端帮量的比重都有很大影响.在内排条件下,工作线长度越小,生产剥采比越大,但内排运距越小.同时,在既定生产能力的条件下,不同工作线长度决定矿山采剥工程的推进度和一定时期生产原煤的煤质,因此,依据该矿灵活的单斗-汽车工艺特点,首采区合理的工作线长度到底应为多少?这是露天开采程序优化的一个一般性问题.(2)卡车运输露天矿的运输成本是构成生产成本的主图1 递阶优化
7、开采程序流程Fig11Flowdiagramofgradingoptimization要部分.因此,设定降低剥离物运输距离的开采方案是我procedureofminingsequence们所追求的目标.剥离物汽车运输距离如何降低?这是优化开采程序考虑的又一主要问题.(3)该露天矿首采区前期煤层(4煤、9煤和11煤)的综合硫分值较高.主采煤层9煤、11煤是高硫煤,其硫分平均值约为2173%和2131%,尽管4煤硫分平均为0158%,但按照原设计开采境界内所获得的毛煤硫分高达116%左右.目前市场所需的商品煤硫分要求不大于1%,因此,难以找到市场.如何合理布
8、置采区,调整高、低硫煤的产出比例,满足煤质要求,这是该矿存在的一个特殊问题.因此
