露天礦開采工藝及機(jī)電設(shè)備選擇

朱宴南 趙?。ㄖ须娡睹蓶|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】露天礦礦山開采工藝的選擇是在礦山生產(chǎn)工藝系統(tǒng)優(yōu)化過程中首先遇到的決策問題。在露天礦開采工藝及設(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采工藝系統(tǒng)優(yōu)化選擇模型結(jié)構(gòu)和露天開采工藝與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化選擇過程。

【關(guān)鍵詞】露天礦 開采工藝 機(jī)電設(shè)備 選擇

礦山開采工藝的選擇是在礦山生產(chǎn)工藝系統(tǒng)優(yōu)化過程中首先遇到的決策問題。在露天礦開采工藝及設(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)的定性分析或定量優(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。以露天開采工藝和設(shè)備的選擇系統(tǒng)說明人工智能方法的應(yīng)用。

根據(jù)露天礦開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。這三類物料的開采工藝不盡相同。露天礦開采工藝的優(yōu)化應(yīng)按所開采的物料類別分別進(jìn)行研究。在系統(tǒng)分析影響露天礦開采工藝選擇的主要因素的基礎(chǔ)上，提出了礦床露天開采工藝定量綜合評(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)等建立了露天開采工藝系統(tǒng)優(yōu)化決策的模型。該優(yōu)化模型通過對(duì)松軟層、巖石層和有用礦物層的開采工藝的分部優(yōu)化來達(dá)到露天礦開采工藝系統(tǒng)總體優(yōu)化的目標(biāo)。

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

露天開采工藝系統(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、采礦機(jī)電設(shè)備及技術(shù)數(shù)據(jù)庫、工藝性評(píng)價(jià)綜合數(shù)據(jù)庫。建立工藝類型選擇、開采機(jī)電設(shè)備選擇及主要作業(yè)參數(shù)選擇的專家知識(shí)庫和智能推理控制系統(tǒng)；（2）系統(tǒng)決策階段：進(jìn)行開采工藝類型的選擇，再對(duì)主要開采工藝機(jī)電設(shè)備和主要開采技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行選擇；（3）系統(tǒng)評(píng)價(jià)階段：通過露天礦開采的模擬模型對(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，對(duì)各個(gè)開采層的結(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，并形成開采工藝決策所需的專用數(shù)據(jù)庫。

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

露天礦開采工藝優(yōu)化決策主要包括工藝形式的選擇、主要開采設(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采工藝類型，然后選擇采裝、運(yùn)輸、排棄環(huán)節(jié)的主要開采工藝設(shè)備和主要開采技術(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）露天開采工藝與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)類型的選擇。露天礦開采工藝系統(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)體系簡要敘述如下：第一層；目標(biāo)層即露天開采工藝與機(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采工藝的優(yōu)化；第三層：露天礦開采層工藝綜合評(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）開采工藝設(shè)備及主要作業(yè)參數(shù)的選擇。開采工藝類型一經(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、采礦機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)庫等實(shí)現(xiàn)的。其過程是首先選擇采掘設(shè)備，然后由知識(shí)庫匹配相應(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)庫的運(yùn)行是由設(shè)備選擇知識(shí)庫控制和組織的。設(shè)備選擇時(shí)由設(shè)備知識(shí)庫向采礦知識(shí)庫調(diào)用開采物料時(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)通過運(yùn)行開采模擬模型，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)研究提供的開采方案，由計(jì)算機(jī)模型模擬其開栗過程，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)選最佳的開采工藝設(shè)備系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］賈海藥.露天煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理的探討.露天采礦技術(shù)，2009. 8.

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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。