朱宴南 趙健（中電投蒙東能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古通遼 028011）

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露天礦開(kāi)采工藝及機(jī)電設(shè)備選擇

朱宴南 趙健
（中電投蒙東能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古通遼 028011）

【摘要】露天礦礦山開(kāi)采工藝的選擇是在礦山生產(chǎn)工藝系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中首先遇到的決策問(wèn)題。在露天礦開(kāi)采工藝及設(shè)備優(yōu)化選擇方面，有幾種應(yīng)用較為成熟有效，是有其發(fā)展前途的方法。本文把系統(tǒng)模擬方法和人工智能方法用于工藝及機(jī)電設(shè)備選擇。具體闡述了露天礦開(kāi)采工藝系統(tǒng)優(yōu)化選擇模型結(jié)構(gòu)和露天開(kāi)采工藝與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化選擇過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】露天礦 開(kāi)采工藝 機(jī)電設(shè)備 選擇

礦山開(kāi)采工藝的選擇是在礦山生產(chǎn)工藝系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中首先遇到的決策問(wèn)題。在露天礦開(kāi)采工藝及設(shè)備優(yōu)化選擇方面，有幾種應(yīng)用較為成熟有效，是有其發(fā)展前途的方法。

1 系統(tǒng)模擬方法用于工藝及機(jī)電設(shè)備選擇

借助于計(jì)算機(jī)工具的系統(tǒng)模擬技術(shù)，是一種實(shí)用性強(qiáng)而行之有效的方法。就運(yùn)用系統(tǒng)模擬方法所獲得的研究結(jié)果如何用于開(kāi)采工藝及設(shè)備的優(yōu)化選擇做些討論。對(duì)一個(gè)單斗電鏟采掘的工藝系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)模擬。通過(guò)系統(tǒng)模擬還可以得到各項(xiàng)生產(chǎn)費(fèi)用與實(shí)動(dòng)電鏟比的關(guān)系，隨著實(shí)動(dòng)車鏟比的增加，電鏟生產(chǎn)費(fèi)用趨于下降，而卡車生產(chǎn)費(fèi)用趨于上升，總生產(chǎn)費(fèi)用則有其最低值及與之相應(yīng)的實(shí)動(dòng)車鏟比值。從而可以選擇優(yōu)化的車、鏟數(shù)量比例。對(duì)于新建或改建露天礦的設(shè)計(jì)，可以通過(guò)系統(tǒng)模擬方法進(jìn)行分析計(jì)算與對(duì)比尋優(yōu)。

2 人工智能方法用于工藝及機(jī)電設(shè)備的選擇

采礦工藝及機(jī)電設(shè)備的選擇所研究的對(duì)象是復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題，它具有多因素和非確定性的特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的定性分析或定量?jī)?yōu)化的方法具有較大的局限性。人工智能方法中的專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及遺傳算法引入采礦工藝及機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化選擇。以露天開(kāi)采工藝和設(shè)備的選擇系統(tǒng)說(shuō)明人工智能方法的應(yīng)用。

根據(jù)露天礦開(kāi)采的物料按其硬度或可挖掘性以及有用性可以歸納為如下三類：（1）采掘設(shè)備可直接挖掘的松軟剝離物，如表土、風(fēng)化巖石等；（2）采掘設(shè)備難以直接挖掘需預(yù)先松碎的剝離巖石層，如硬巖或中硬巖層；（3）有用礦物層，如煤層等。這三類物料的開(kāi)采工藝不盡相同。露天礦開(kāi)采工藝的優(yōu)化應(yīng)按所開(kāi)采的物料類別分別進(jìn)行研究。在系統(tǒng)分析影響露天礦開(kāi)采工藝選擇的主要因素的基礎(chǔ)上，提出了礦床露天開(kāi)采工藝定量綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，并應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等建立了露天開(kāi)采工藝系統(tǒng)優(yōu)化決策的模型。該優(yōu)化模型通過(guò)對(duì)松軟層、巖石層和有用礦物層的開(kāi)采工藝的分部?jī)?yōu)化來(lái)達(dá)到露天礦開(kāi)采工藝系統(tǒng)總體優(yōu)化的目標(biāo)。

2.1 露天礦開(kāi)采工藝系統(tǒng)優(yōu)化選擇模型結(jié)構(gòu)

露天開(kāi)采工藝系統(tǒng)的優(yōu)化選擇模型是應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、系統(tǒng)分析及評(píng)價(jià)等方法建立的智能性決策模型。模型的系統(tǒng)組成及其相互關(guān)系，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程可以歸結(jié)為如下三個(gè)階段：（1）系統(tǒng)準(zhǔn)備階段：建立地質(zhì)礦床模型、地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、采礦機(jī)電設(shè)備及技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝性評(píng)價(jià)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。建立工藝類型選擇、開(kāi)采機(jī)電設(shè)備選擇及主要作業(yè)參數(shù)選擇的專家知識(shí)庫(kù)和智能推理控制系統(tǒng)；（2）系統(tǒng)決策階段：進(jìn)行開(kāi)采工藝類型的選擇，再對(duì)主要開(kāi)采工藝機(jī)電設(shè)備和主要開(kāi)采技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行選擇；（3）系統(tǒng)評(píng)價(jià)階段：通過(guò)露天礦開(kāi)采的模擬模型對(duì)工藝系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，以確定最佳的開(kāi)采工藝。

地質(zhì)礦床模型是系統(tǒng)決策和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。主要包括松軟層、巖石和礦物層的地質(zhì)模型和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)各個(gè)開(kāi)采層的結(jié)構(gòu)、空間分布狀態(tài)特征，進(jìn)行量和質(zhì)的估算分析、地質(zhì)圖件的繪制，并形成開(kāi)采工藝決策所需的專用數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 露天開(kāi)采工藝與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化選擇過(guò)程

露天礦開(kāi)采工藝優(yōu)化決策主要包括工藝形式的選擇、主要開(kāi)采設(shè)備的選擇、主要技術(shù)參數(shù)的確定等功能。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程是依據(jù)礦床工藝性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，由知識(shí)庫(kù)對(duì)礦床進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，首先選擇出可能的開(kāi)采工藝類型，然后選擇采裝、運(yùn)輸、排棄環(huán)節(jié)的主要開(kāi)采工藝設(shè)備和主要開(kāi)采技術(shù)參數(shù)。顯然工藝性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是整個(gè)系統(tǒng)的核心，工藝類型的選擇則是主體目標(biāo)。

（1）露天開(kāi)采工藝與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)類型的選擇。露天礦開(kāi)采工藝系統(tǒng)類型的選擇是按決策網(wǎng)絡(luò)分層進(jìn)行的。其分層結(jié)構(gòu)及綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系簡(jiǎn)要敘述如下：第一層；目標(biāo)層即露天開(kāi)采工藝與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化選擇；第二層：分目標(biāo)層即為松軟層、巖石層和有用礦物層露天開(kāi)采工藝的優(yōu)化；第三層：露天礦開(kāi)采層工藝綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，是在分析工藝選擇的內(nèi)外部主要影響因素的基礎(chǔ)上提出的。

（2）開(kāi)采工藝設(shè)備及主要作業(yè)參數(shù)的選擇。開(kāi)采工藝類型一經(jīng)確定，系統(tǒng)就可選擇出各個(gè)環(huán)節(jié)的各種主要開(kāi)采設(shè)備及其適宜的作業(yè)參數(shù)。設(shè)備的選擇是由系統(tǒng)調(diào)用專家知識(shí)庫(kù)、采礦機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)等實(shí)現(xiàn)的。其過(guò)程是首先選擇采掘設(shè)備，然后由知識(shí)庫(kù)匹配相應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備、排棄設(shè)備、主要輔助設(shè)備，并給出各種主要設(shè)備的主要作業(yè)參數(shù)。

采礦知識(shí)庫(kù)的運(yùn)行是由設(shè)備選擇知識(shí)庫(kù)控制和組織的。設(shè)備選擇時(shí)由設(shè)備知識(shí)庫(kù)向采礦知識(shí)庫(kù)調(diào)用開(kāi)采物料時(shí)的有關(guān)采礦技術(shù)數(shù)據(jù)如滿斗系數(shù)、切割阻力等，進(jìn)而由設(shè)備知識(shí)庫(kù)匹配規(guī)則.獲得各種可行的設(shè)備，最后由系統(tǒng)自動(dòng)比選、排序，完成采掘設(shè)備的選擇。

最后，系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)行開(kāi)采模擬模型，按照所選擇的主要工藝系統(tǒng)及設(shè)備，對(duì)設(shè)計(jì)或?qū)ｍ?xiàng)研究提供的開(kāi)采方案，由計(jì)算機(jī)模型模擬其開(kāi)栗過(guò)程，得出礦巖量、運(yùn)輸距離、設(shè)備數(shù)量等，從而完成投資、成本估算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，優(yōu)選最佳的開(kāi)采工藝設(shè)備系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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［3］楊軍.露天礦機(jī)械設(shè)備故障與維修措施探究.山東工業(yè)技術(shù)，2014. 12.

作者簡(jiǎn)介：朱宴南（1984—），男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，從事機(jī)電設(shè)備管理工作；趙?。?981—），男，漢族，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，從事機(jī)電設(shè)備管理工作。