毛榮華，王 晟，楊新鋒，陳 鑫

（1.江西銅業(yè)集團有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100；2.長沙迪邁數(shù)碼科技股份有限公司，湖南 長沙 410083）

1 引言

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

該礦山計劃排產(chǎn)從長期到短期分為年、月、周等幾種時段計劃?，F(xiàn)狀如下：

采礦場年度分解計劃結(jié)合礦山生產(chǎn)技術(shù)部提供中長期計劃和指標要求，利用炮孔巖粉生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀測量數(shù)據(jù)等編制礦山分解年度計劃，輸出年度計劃表、計劃圖、文檔等成果材料，指導礦山實際生產(chǎn)。在年度計劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合上月底測量成果數(shù)據(jù)和地質(zhì)資料數(shù)據(jù)，編制月度生產(chǎn)作業(yè)計劃。周計劃根據(jù)爆堆巖粉數(shù)據(jù)（未完成炮孔取樣化驗的爆堆，其數(shù)據(jù)根據(jù)上臺階炮孔巖粉生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)推算）編制配礦計劃，包含計劃表、圖、文字概要說明。

目前該礦山年、月、周計劃編制均使用CAD圖完成，編制過程中，量算和出圖時間長，參與人員較多，工作量也比較大，難以進行方案優(yōu)化工作。

1.2 需求分析

目前該礦已經(jīng)使用DIMINE軟件完成地質(zhì)勘探模型的建立更新、三期境界設(shè)計及中長期計劃編制工作，同時軟件也具備礦山所需的采礦設(shè)計功能模塊，為采礦智能化［4]打下基礎(chǔ)，下一步重點開展智能化短期排產(chǎn)計劃（年、季、月、周計劃）建設(shè)。計劃排產(chǎn)建設(shè)內(nèi)容包括：

整理現(xiàn)有炮孔化驗數(shù)據(jù)建立炮孔數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立采區(qū)地表模型，更新已開采范圍內(nèi)容地質(zhì)勘探塊段模型，形成用于計劃編制的品位控制模型。

新的炮孔測量和化驗數(shù)據(jù)采集后自動形成地質(zhì)數(shù)據(jù)庫文件提交到數(shù)據(jù)存儲中心，軟件系統(tǒng)根據(jù)提前設(shè)定的估值參數(shù)，自動更新品位控制模型。

提取品位控制模型和采區(qū)現(xiàn)狀地形模型，按照計劃相關(guān)指標，計劃編制人員圈定開采目標范圍，系統(tǒng)模擬開采計劃過程，自動計算配礦［5]結(jié)果，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)節(jié)開采范圍，優(yōu)化排產(chǎn)計劃，計劃編制人員可以按照此軟件操作流程快速完成礦山年、月、周計劃，根據(jù)計劃結(jié)果系統(tǒng)自動輸出礦山計劃所需主要圖表和相關(guān)文字說明。

1.3 目標設(shè)定

在DIMINE數(shù)字采礦軟件的基礎(chǔ)上，從礦山計劃排產(chǎn)業(yè)務(wù)需求出發(fā)，定制開發(fā)計劃編制功能，搭建礦山智能排產(chǎn)系統(tǒng)，進一步提高排產(chǎn)計劃工作效率，提升計劃執(zhí)行率和質(zhì)量的均衡度，為該礦山整個智能礦山建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

2.1 建設(shè)路線

智能計劃排產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)主要圍繞品位控制模型（綜合地質(zhì)勘探和炮孔數(shù)據(jù)，質(zhì)量控制可靠程度高）［6]，保證采剝均衡、供礦品位均衡為前提，開展自動及人工干預式計劃編制，建設(shè)思路如圖1。

2.2 品位控制模型體系

為更好地優(yōu)化和管理礦山地質(zhì)、測量、采礦工作，擬提供由勘探品位模型、爆堆數(shù)據(jù)模型構(gòu)成的品位控制體系。

勘探品位模型更新：該礦山勘探品位模型在2012年建立后，于2014年進行更新，近年礦山存在加密補充勘探工程，需要根據(jù)勘探工程更新原礦體模型，然后更新勘探品位模型。

圖1 智能排產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)思路圖

炮孔數(shù)據(jù)庫：炮孔數(shù)據(jù)庫是由炮孔編號、炮孔坐標、炮孔化驗質(zhì)量信息組成，是智能排產(chǎn)及供配礦的重要數(shù)據(jù)。

爆堆圈礦及估值：爆堆二次圈礦和估值，是供配礦基礎(chǔ)，系統(tǒng)開發(fā)根據(jù)礦山圈礦指標對爆堆進行自動圈礦及品位估值，同時提供人工干預調(diào)整圈礦和估值結(jié)果，更新地質(zhì)勘探模型。

探采對比分析：隨著生產(chǎn)推進，通過選取分析區(qū)域范圍線，設(shè)置模型約束條件，自動產(chǎn)生勘探品位模型、炮孔爆堆估值模型的對比指標分析結(jié)果表，表中包含區(qū)域內(nèi)模型礦量、巖量、品位、金屬量信息，信息相對基準元素值的對比結(jié)果，用于計劃排產(chǎn)人員分析勘探模型的精度。

2.3 境界設(shè)計

露天境界設(shè)計模型是計劃編制的主要約束條件，建立境界設(shè)計模型的建設(shè)步驟包括：臺階設(shè)計、道路設(shè)計、設(shè)計出圖、設(shè)計模型。境界設(shè)計功能在DIMINE數(shù)字采礦軟件中已經(jīng)實現(xiàn)。

臺階設(shè)計：DIMINE軟件露天坑設(shè)計功能采用智能化、參數(shù)化設(shè)計思想，以自動擴展與手動調(diào)節(jié)的方式進行設(shè)計，可使露天境界坑圈定變得簡單、輕松。

道路設(shè)計：DIMINE軟件在采區(qū)道路設(shè)計方面提供多種設(shè)計方法，包括境界設(shè)計過程的道路設(shè)計、掘溝設(shè)計（靠幫溝設(shè)計、中間溝設(shè)計、斜坡道設(shè)計）等，滿足露天采區(qū)道路設(shè)計過程。

設(shè)計出圖：DIMINE軟件設(shè)計出圖操作步驟：（1）將以上境界內(nèi)設(shè)計包括臺階和道路設(shè)計線自動生成三維DTM模型，即生成設(shè)計境界模型。（2）設(shè)計境界模型與現(xiàn)狀地表模型求交線，自動計算得到境界范圍線。（3）用境界范圍線分別“內(nèi)”“外”裁剪境界設(shè)計線和現(xiàn)狀地形圖，裁剪后形成的圖形即為境界設(shè)計圖。

設(shè)計模型：將境界設(shè)計圖生成三維DTM，即形成境界設(shè)計三維模型，設(shè)計境界模型是計劃編制的約束條件，可以是終了、分期或某一階段的設(shè)計境界。

2.4 現(xiàn)狀地表模型更新

現(xiàn)狀地表模型是排產(chǎn)計劃編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是儲量計算、工程量計算、智能調(diào)度等重要數(shù)據(jù)條件。

無人機攝影測量數(shù)據(jù)接入：利用無人機測量數(shù)據(jù)，建立采區(qū)高精度現(xiàn)狀地表基礎(chǔ)模型。

月度現(xiàn)狀地表模型：根據(jù)三維激光掃描儀定期更新采區(qū)地表模型及采區(qū)臺階線，用于約束品位控制模型進行儲量計算，計劃編制等工作。

工程量計算：在DIMINE軟件中，調(diào)用兩期地表模型，設(shè)置計算范圍和參數(shù)，計算兩期工程量，形成工程量計算圖表。

測量出圖：在DIMINE軟件中，根據(jù)三維掃描數(shù)據(jù)或航測數(shù)據(jù)建立的三維模型進行模型切圖或等高線自動生成、多段線繪制、文字及圖簽等圖形編輯功能操作輸出生產(chǎn)需要的相關(guān)二維地形圖及剖面圖。

2.5 計劃編制功能設(shè)計

計劃編制范圍確定：根據(jù)礦山開采目標，開采境界設(shè)計方案、礦山開采現(xiàn)狀地表模型作為計劃編制約束范圍。

自動編制排產(chǎn)計劃：按照一定的出礦量及品位，編制開采規(guī)劃，根據(jù)設(shè)定約束和目標，系統(tǒng)形成最佳采剝均衡和品位均衡的計劃方案。顯示計劃內(nèi)的礦量、巖量、品位信息及開拓備采礦量情況。

人工干預調(diào)整計劃：根據(jù)計劃編制范圍確定模型或計劃自動編制方案結(jié)果，人工干預方式對計劃進行模擬開采過程的調(diào)整編制，調(diào)整過程中實時對采剝區(qū)域重新報量，便于分析計劃編制的合理性。

計劃成果輸出：輸出計劃結(jié)果體，顯示及輸出年度、季度、月度開采計劃報表和統(tǒng)計圖；按照“臺階”，“礦種、礦量”，巖量”，“采剝總量”和“品位”報告采剝計劃量。

計劃審批和下達：按照該礦山生產(chǎn)計劃編制后的審批流程，在線將編制好的生產(chǎn)計劃通過OA系統(tǒng)，按照流程逐級進行審批和下達。

2.6 計劃編制過程

2.6.1 年度采剝計劃

（1）計劃編制準備數(shù)據(jù)：采區(qū)現(xiàn)狀地表模型、分期境界模型、品位控制模型、采區(qū)現(xiàn)狀圖。

（2）現(xiàn)狀地表模型、分期境界模型約束品位控制模型，設(shè)置計劃相關(guān)參數(shù)，生成計劃編制所需約束范圍內(nèi)的組合價值模型。

（3）三維價值模型配色顯示，三維視圖內(nèi)，人機交互模擬方式圈定12個月計劃方案，視圖旁邊顯示圈定范圍內(nèi)各個臺階礦量、配礦品位結(jié)果。

（4）自動輸出計劃體的范圍線及年度計劃分解表。

（5）沿范圍線更新采區(qū)現(xiàn)狀圖，逐個形成年度計劃內(nèi)的月度分解圖及三維境界模型。

2.6.2 月度生產(chǎn)作業(yè)計劃

（1）計劃編制準備數(shù)據(jù)：采區(qū)現(xiàn)狀地表模型、年度境界模型、采區(qū)現(xiàn)狀圖。

（2）現(xiàn)狀地表模型約束年度價值模型，設(shè)置計劃相關(guān)參數(shù)，生成月度計劃編制所需約束范圍內(nèi)的新的價值模型。

（3）三維價值模型配色顯示，三維視圖內(nèi)，人機交互模擬方式圈定當月計劃方案，視圖旁邊顯示圈定范圍內(nèi)各個臺階礦量、配礦品位結(jié)果。

（4）自動輸出計劃體的范圍線及月度計劃分解表。

（5）沿范圍線更新采區(qū)現(xiàn)狀圖，形成當月作業(yè)計劃圖及三維境界模型。

2.6.3 周生產(chǎn)作業(yè)計劃

（1）計劃編制準備數(shù)據(jù)：采區(qū)現(xiàn)狀地表模型、月度境界模型、采區(qū)現(xiàn)狀圖。

（2）現(xiàn)狀地表模型約束年度價值模型，設(shè)置計劃相關(guān)參數(shù)，生成周計劃編制所需約束范圍內(nèi)的新的價值模型。

（3）三維價值模型配色顯示，三維視圖內(nèi)，人機交互模擬方式圈定當月計劃方案，視圖旁邊顯示圈定范圍內(nèi)各個臺階礦量、配礦品位結(jié)果。

表1 系統(tǒng)建設(shè)清單

（4）自動輸出計劃體的范圍線及周計劃分解表。

（5）沿范圍線更新采區(qū)現(xiàn)狀圖，形成周計劃圖及三維境界模型。

3 系統(tǒng)建設(shè)清單

系統(tǒng)建設(shè)清單見表1。

4 結(jié)束語

通過上述系統(tǒng)系統(tǒng)建設(shè)的研究，目標形成地質(zhì)、測量、采礦等數(shù)字化信息資源，對接數(shù)據(jù)中心和卡車調(diào)度系統(tǒng)，以期實現(xiàn)采礦智能排產(chǎn)，從而進一步提高排產(chǎn)計劃工作效率，提升計劃執(zhí)行率和質(zhì)量的均衡度，為該礦整個智能礦山建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。