露天开采的境界优化算法研究及应用

露天境界优化是露天矿开采设计和生产过程控制的重要内容。境界优化需要综合考虑矿山资源状况、开采技术条件、矿产品销售价格、矿石开采及处理成本等众多因素,最终实现矿山生产经济效益最大化。在矿床资源三维块段模型的基础上,介绍了浮动圆锥法境界优化的基本原理,并重点讨论了边坡角在空间不同区域发生变化时境界优化的实现方法,以及复杂边坡角条件下露天境界的形成过程。最后,介绍了浮动圆锥法在矿业软件中的应用实例。     

露天矿生产进度计划和道路纳入的优化(一)

在露天矿优化设计中，有两个方面的问题经常被忽视，即：生产进度计划的编制和将运输道路及安全平台结合到设计中去．生产进度计划在露天矿优化设计中是一个范围较宽的问题，而且在用最大净现值作为优化准则方面至今尚未解决．本文采用的是动态规划法，用它对包含在先前已经得到的露天矿境界内的块段安排进度。将运输道路和安全平台纳入露天矿境界中去的标准方法是在设计中采用比露天矿最终边坡角小的平均边坡角．这种平均边坡角由运输道路的宽度和坡度确定。介绍了一种简单的块段结构，它允许在若干优化准则的基础上，以近似优化的方式自动将运输道路结合到境界设计中去．     

基于AFSA-BP算法的露天矿边坡预测模型

应用具有强大全局搜索能力的人工鱼群算法(AFSA)优化BP神经网络,为其提供最优的初始权值和阈值,提高预测模型的性能.结合影响边坡变形的影响因素,建立基于AFSA - BP算法的露天矿边坡位移预测模型,并对实际露天矿边坡进行位移预测.     

大型露天矿境界动态优化研究——以西澳Weld Range铁矿为例

为实现露天矿经济境界优化,研究了基于境界动态优化分析软件Whittle的露天矿境界优化方法。针对中钢澳洲中西矿业公司Weld Range铁矿,采用Surpac矿业软件建立矿山钻孔数据库、矿体模型和块段模型,根据定义的经济模型及露天境界优化参数,利用L-G图论理论方法,借助Whittle软件生成Weld Range铁矿在不同条件下、不同生产规模的最优开采境界。结果表明,Whittle软件可实现高质量批量境界的快速生成,用于矿山各种境界方案的动态经济指标计算,实现露天矿山开采境界的快速准确优化。     

利用NPVScheduler软件进行露天境界优化

<正>圈定露天开采境界的方法可以分为传统手工法和计算机优化法两大类。传统境界优化采用人工法,主要流程包括确定经济合理剥采比、选取露天矿最终边坡角、确定露天矿最小底部宽度和位置、确定露天矿开采深度等,通过利用地质横、纵剖面图,根据境界剥采比小于等于经济合理剥采比的原则,进行境界圈定,利用平面图线段比法、面积比法等近似确定开采深度。这些都是近似确定最优境界的平面方法。计算机优化法是将地质矿块模型结合经济技术参数转     

露天矿生产进度计划和道路纳入的优化（一）

在露天矿优化设计中，有两个方面的问题经常被忽视，即：生产进度计划的编制和将运输道路及安全平台结合到设计中去。生产进度计划在露天矿优化设计中是一个范围较宽的问题，而且在用最大净现值作为优化准则方面至今尚未解决。本文采用的是动态规划法，用它对包含在先前已经得到的露天矿境界内的块段安排进度。将运输道路和安全平台纳入露天矿境界中去的标准方法是在设计中采用比露天矿最终边坡角小的平均边坡角。这种平均边坡角由运     

平庄西露天矿深部陡帮横采内排方案研究

在对西露天矿的煤层赋存情况、边坡工程地质条件、开采现状分析的基础上,针对露天矿即将闭坑深部煤炭开采的接续问题,提出了在深部陡帮横采内排的开采方案,主要研究了深部帮坡角及开采境界、边坡稳定的监测与控制措施、横采内排初始拉沟过渡方案。     

基于不同二维极限平衡法的边坡稳定性研究

边坡稳定性是露天矿开采安全评价的重要影响因素,基于不同二维极限平衡法,对露天矿边坡工程地质条件进行分区,初步确定采掘场工作帮、端帮的坡角、地表境界,为矿山边坡稳定性研究提供地质依据。通过对不同的边坡滑移破坏模式进行了分析,采用STAB2009分析验算边坡稳定性,简化Bishop法计算,整体单形法优化。结果表明,非工作帮、西端帮可能的破坏模式为顺层滑移破坏模式,东端帮、工作帮可能的滑移破坏模式为圆弧滑移破坏模式,推荐了各边坡的最终帮坡角。勘察边坡稳定性揭示了露天矿开采过程中帮坡破坏模式规律。     

应用动态规划法确定露天开采优化境界

本文论述了用动态规划法求解露天矿最优开采境界的多阶段决策问题,这是系统工程理论引入矿山设计领域的又一现实,是实现露天矿优化设计的重要组成部分。该规划问题是以开采后所得总盈利最大为目标函数,以满足稳定边坡角和开采顺序为约束条件。文中通过引例详尽地介绍了算法的基本原理及实现过程。     

基于Surpac的某露天矿境界优化浅谈

矿床的境界优化就是使矿山企业利润最大化,在满足经济和边坡角几何约束的条件下,设计一个最终开采境界,利用Surpac软件在某露天矿已建立的三维地质模型的基础上,以不同于传统境界优化的方法,进一步探讨了该矿的境界优化问题。     

基于GA-BP模型的露天矿边坡稳定性预测

针对现有研究方法在预测露天矿边坡稳定性时存在适用性不强和误差大的问题,基于遗传算法对BP神经网络进行改进,提出一种露天矿边坡稳定性预测模型。该模型以坡体容重、黏聚力、内摩擦角、边坡倾角、边坡高度和孔隙压力6个参数为输入变量,以安全系数为输出变量,随后利用该模型对露天矿边坡的实例进行分析,与传统BP神经网络预测模型性能进行比较。研究结果表明:GA-BP模型在进行露天矿边坡稳定性预测时效果好,具有误差小和计算精度高的优点,为准确预测露天矿边坡稳定性提供了一种新的方法。     

基于PSO优化BP神经网络的露天矿边坡位移预测模型

BP神经网络的初始连接权重和阈值对露天矿边坡位移预测的精度和收敛速度有重要影响。鉴于粒子群优化(PSO)算法具有全局搜索性能和收敛速度快,引入PSO算法对BP神经网络的初始连接权重和阈值进行全局优化,提出了基于PSO优化BP神经网络的露天矿边坡位移预测模型。将所提出的模型应用于实际案例中,并与BP神经网络进行对比。结果表明:该模型能够提高BP神经网络在露天矿边坡位移预测中的精度和收敛速度,预测结果的最大相对误差和平均相对误差分别是0.566 8%和0.353 0%,具有较好的精度和实际应用价值。     

基于Clifford代数的露天矿山路径优化算法

露天矿山路径优化问题是指在满足特定物理和经济约束之下,搜索最佳运输线路的组合优化问题,对于降低矿山运营成本具有重要的现实意义。但目前常规的露天矿山路径优化算法,主要从静态的道路有向图网络优化出发,无法实现大规模时变动态网络的高效分析和优化决策。本文以扎哈淖尔露天矿为例,将欧式空间内经典的有向图网络分析方法扩展至Clifford代数空间,建立了节点、有向边以及路径的统一表达,提出了路径几何拓扑连通性和标量约束指标的计算方法,实现了几何拓扑计算和数值最优化求解问题的分离;针对传统静态网络分析方法无法动态表达系统能耗变化的问题,建立了基于时变运输功最小化的路径优化模型,并结合行驶阻力特征给出了时变阻力的计算方法;研究了因路面频繁碾压破坏和周期性维护而导致的滚动阻力系数周期性时变效应,并提出计算时变滚动阻力系数的方法;最后为进一步提高算法收敛效率,提出了两组推论和一组数值计算优化策略对遗传算法的数值计算进行了改进。经多次仿真实验验证,算法能快速收敛于全局最优解,说明了算法对于解决矿山实际路径优化问题可行且有效。其次,几何代数化方法的引入也为传统路径优化问题求解提供了一种有效实现拓扑关系计算和数值计算解耦的新方法,弥补了静态网络无法实现时变动态网络分析的不足,为提高露天矿运输系统大规模路网模型的快速效率,提供了一种全新的求解思路。     

某铁矿露天开采境界的优化

随着露天矿山生产的推进,剥采比变大成为露天矿山急需解决的问题。为了保证矿山的长期发展,需要对矿山露天开采境界优化以提高安全性和经济效益。基于露天境界优化的安全性和经济性,运用精矿成本比较法确定经济合理剥采比8.42,根据矿体赋存条件等确定露天境界要素,计算露天底部宽度,运用3DMine,Design-Expert软件剥采比稳定性系数作为指标研究最优采深和最终帮坡角,通过剥采比和稳定性系数等势线图上最接近边坡稳定系数1.2和经济合理剥采比8.42的公共点确定优化后的边坡角和采深,通过境界剥采比进行验证,从而建立优化后的矿体露天境界图,为矿山的生产提供技术依据。     

曼家寨采场露天开采境界收益与边坡风险关系研究

基于曼家寨采场的数字化矿山开采模型,利用3DMine软件进行境界优化,得到不同最终边坡角的开采境界方案。采用极限平衡分析法对曼家寨采场不同边坡角方案的露天境界进行稳定性分析,计算边坡的稳定性系数,对各方案的稳定性系数进行对比分析,在确保边坡安全的前提下使露天开采境界收益最大化,寻找露天开采收益与边坡风险之间的平衡点,为该露天矿山境界设计提供参考。     

基于SSA-BP的露天矿山边坡位移变形预测

针对传统的BP神经网络在预测露天矿山边坡位移变形时存在的局限性,构造了一种基于麻雀搜索算法（SSA）和BP神经网络相结合的边坡位移变形预测模型,先利用麻雀搜索算法对传统的BP神经网络进行权值与阈值的优化,再将麻雀搜索算法优化后的BP神经网络算法（SSA-BP）运用于露天矿山边坡位移的预测。为了验证算法的可行性,将SSA-BP预测模型与WOA-BP、BP以及Elman预测模型针对露天矿山边坡位移变形量的预测结果进行比较。实验结果表明：SSA-BP预测模型针对露天矿山边坡位移变形量的预测相比其他三种模型,其迭代速度块,寻优能力强;通过预测精度评价指标来看,SSA-BP算法的R^2、RMSE、MAPE、MAE、MSE明显优于另外三组算法。为露天矿山边坡位移变形预测提供了一种新的思路和方法。     

露天高陡边坡角优化设计及稳定性分析

将数学中的二分法理念引入用于边坡角度的优化设计,给出了边坡角度的优化设计流程。运用此方法对首钢水厂铁矿露天高陡边坡具有代表性的剖面进行了边坡角度的优化设计,并结合有限差分数值计算方法对不同优化角度的边坡进行了稳定性分析,推荐出边坡的最佳优化角度。     

应用递阶优化的方法优化露天矿开采程序

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．     

基于极限平衡理论的最终边坡角稳定性分析

文中在工程地质调查的基础上完成了矿山边坡工程地质岩组的划分及各岩组的工程地质性质的调查,并利用极限平衡分析法优化确定该矿露天境界最终边坡角。结果表明,该铁矿两采场各边坡最终边坡角都有提高的潜力。     

露天矿最终边坡角优化设计模拟分析

为了确定合理的露天矿最优边坡角,结合工程经验建立了基于数值模拟的边坡优化循环流程图,该流程图使得边坡的优化设计显得清晰、直观。在工程勘察与岩体试验的基础上,采用三维显式有限差分程序FLAC3D,对矿山在不同开挖边坡角下的位移及塑性区等反应边坡稳定性的多种指标进行对比分析,确定了最终边坡角并以此模拟出边坡潜在滑动面位置;然后,利用国际通行软件Slide对边坡设计方案进行稳定性验算并求得边坡稳定性系数。通过某一露天矿实例证明了该方法是一种切实、有效的边坡优化方法。