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1、第卷第期中国矿业大学学报年月露天开采境界动态优化的探讨张幼蒂杨荣新摘要现有各种露天开采境界优化设计方法的共同弱点在于采用静态经济分析方法,未能考虑货币的时间价位,也未能反映其它设计决策因素时圈定优化开采境界的影响。本文提出了动态综合优化寡天开采境界的原则和方法。关键词寡天开采,开采境界,时间价值,动态优化,决策月台用运筹学一与计算,。机方法研究露天开采最终境界的优化圈定问题始于六十年代、,’和提出的动态规划方法与图论方法圈定境界逻辑严密引人嘱目动锥模拟方法则灵活实用,已有广泛的应用,。境界圈定的数学模型一般是在矿床方块模型
2、的基础上建立的。为了正确反映露天矿边坡赋存状态,矿岩方块支托关系得到日益深人的研究,而支托模板的出现,使各向异性的矿场边坡得以仿真,。圈定境界现有方法的共同性问题圈定露天开采最终境界的不同优化方法,其共同目标一般都是追求开采盈利为最高。这与数十年来用手工方法圈定露天开采境界传统方法所持原则一脉相承,这种原则或目标是正确的。不同方法的区别,只在于实现这种目标所采取的途径各不相同。但是,现有各种圈定境界的优化方法存在一个共同性的弱点二采用静态经济计算方法,未能考虑价值的时间因素。做为圈定开采境界基础的矿床模型,一般包含三维矿块
3、净利矩阵,以反映开采该矿岩方块所能获得的净盈利值,可表示为川,其中、、分别表示在三维坐标方向上矿岩方块序号。问,,,题在于在露天开采境界未予圈定之前某一特定矿岩方块究竟在何时采出,是难予确定的而对于一个开采寿命往往长达数十年的矿山来说,这项时间因素对开采经济效果的影响又往往是举足轻重的。例如,按贴现率为计,年后年盈利万元只折合现值元,而年后年盈利万元只折合现值元采用静态经济计算方法,忽视价值的时间因素,显然是不合理的。这一问题的发现并非始自今日。早在六十年代,国内学者对此问题已有认识,并提出了解决办法,可惜后来研究工作中断
4、。随着计算机技术的发展,国外对此问题也有所研第期露天开采境界动态优化的探讨究,但限,迄今未能在开采境界优化设计践中突破静态优化的樊篱。于研究工作深度卖采矿系统工程的发展,使这一问题的解决变得更加迫切与现实,特别是露天开采长远规划综合优化数学模型系列的出现,为这一问题的解决创造了有利条件。关于数学模型,其核心是采用图论与系统模拟相结合的方法,用以描述露天矿山工程的动态时空发展,并对长远规划中重大决策因素实现动态综合优化,可参看所附文献,,,。二、一个明显的例证层层淤’冷一剥采比方案净‘、勺力八交尹乌丫、了夺夕矛夕方案侧次恤成
5、训和︸卜一一十暇解︸方案方案拭称泣岁郭万一累计煤百万吨开采年限图某露天煤矿开采程序方案图么乙卜尸一一一一一、以树‘图表示一个露天煤矿的设计方案。煤层呈缓倾斜埋藏,共有个可采煤层,煤粼暇伙侧冲留盆宾舟七麟怜仁田面积约米。采用拉斗铲倒堆衫,,。剥离年产量约万吨开采年限约年在予先圈定的同一开采境界范围内,列出了两种开采程序方案和,并利用适用于缓倾斜矿床的露天开采长远规划数学模型进行了不同方案的计算对,,比所得两方案矿岩累计曲线见图累计净开采年限一现值与开采年限的关系如图所示’。图中国矿业大学学报年结果表明,两方案由,所得净现值差
6、额竟达之多这清楚地于各期剥采比不同说明,在同一最终开采境界内,如采用不同开采程序,其经济效益可能迥然不同。三、进一步的探讨影响矿山经济效益的因素,除了开采境界范围及开采程序外,不乏更多重要因素,试例述如下。在一特大型露天煤矿首采区可行性研究中,对比了产量规模各不相同的诸开采方案经济效果。各开采方案的开采境界、开采工艺及开采程序皆相同。通过数学模型。’运算所得结果见表表方案工作线长度产量规模电铲斗容平均剥采比开采年限累计贴现净利飞号公里百万吨年米米吨年百万元一一一由表可见,在相同的开采境界范围内,当产量规模适度增大时,由于开
7、采年限缩短,总净现值随之大幅度提高。下面是另一实例。在某大型露天铁矿扩建研究中,曾做了众多方案的优化研究。表是当首采区选取地面走向长度为公里的境界,年产量为万吨时的部分方案运算结果,系出自适用于倾斜矿床的露天开采长远规划数学模型的成果。该开采境界范围内平均剥采比为八,开采年限约为年。表序开采方案特征总贴现盈利比较开采方案特征总贴现盈利比较雪号百万元⋯百万元‘铁道运输,缓邦开采夕半连续工艺,分几期开采半连续工艺,缓邦开采半连续工艺,分三期开采石半连续工艺,陡邦剥离⋯表中不同开采程序方案示于图中。由表可见,在同一开采境界范围分
8、二期开采内,由于采用不同的开采工艺铁道工艺与半连续工艺,其盈利现值相差约而同为半连续工艺条件下,由于开采程序或,开采参数不同其经济效益相差分三期开采。幅度亦达之多由以上诸实例中可以看出,除了境界范围之外,开采工艺及设备选择、产量规模、开采程序、开拓运输系统等等一系列第期露天开采境界动态优化的探讨对长远规
