CN110174085B - 矿山长形堆场取料元素品位的获取方法、装置及存储介质 - Google Patents

矿山长形堆场取料元素品位的获取方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种矿山长形堆场取料元素品位的获取方法、装置及存储介质。该方法中料耙从矿山长形堆场的长度方向推进取料，所述矿石长形堆场由M个分层和K个分段构成，包括以下步骤：S1、根据取料工作面的实时位置和料耙取料角度，获取取料工作面包含的堆场分段；S2、计算矿山长形堆场中取料工作面上包括的各分段中各分层的面积；S3、结合所述取料工作面包括的各分段中各分层的面积及对应的元素的品位计算矿山长形堆场取料实时元素品位。该方法包括实现了在矿山长形堆场三维品位模型的基础上，精细化计算取料实时品位。本发明还包括采用该方法的装置及相应的存储介质。

Description

矿山长形堆场取料元素品位的获取方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及矿山堆场三维建模与质量控制领域，尤其涉及一种矿山长形堆场取料元素品位的获取方法、装置及存储介质。
背景技术
堆场是水泥矿山不可或缺的重要组成部分之一，其作用主要体现在如下两个方面，第一，存储作用，作为石灰石破碎和生料磨之间的缓冲；第二，均化作用，均化后堆场的石灰石品位分布及取料品位预测，是影响后续水泥生产配料的重要因素。
露天石灰石矿山早期进行堆场品位信息管理的方法是：统计整个堆场经过皮带秤和跨带分析仪的矿石流的矿石量和元素品位信息，根据矿石量计算出各元素品位的加权平均值，作为堆场的品位信息，从而导致的结果是：将整个堆场视为一个均质的模型，无法掌握堆场的品位空间分布情况；后续水泥生产配料时，取料的品位也是恒定的值，无法预测出取料品位的实时变化情况，使得配料不精确，水泥质量控制困难。
发明内容
针对上述现象，亟需一种矿山长形堆场取料元素品位的获取方法、存储介质及装置，实现在石灰石矿山长形堆场三维品位模型的基础上，精细化计算取料实时品位，为后续水泥制造配料提供品位依据。
本发明提出一种矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，料耙从矿山长形堆场的长度方向推进取料，所述矿石长形堆场由M个分层和K个分段构成，包括以下步骤：
S1、根据取料工作面的实时位置和料耙取料角度，获取取料工作面包含的堆场分段；
S2、计算矿山长形堆场中取料工作面上包括的各分段中各分层的面积；
S3、结合所述取料工作面包括的各分段中各分层的面积及对应的元素的品位计算矿山长形堆场取料实时元素品位。
优选地，在步骤S1中，所述取料工作面的实时位置包括取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure BDA0002042398670000021
以及取料工作面的顶点距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure BDA0002042398670000022
优选地，所述取料工作面的顶部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure BDA0002042398670000023
是根据
Figure BDA0002042398670000024
获取，其中，H表示矿山长形堆场横截面三角形的高，
Figure BDA0002042398670000025
表示取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离，αc表示料耙取料角度。
优选地，在步骤S1中，所述取料工作面包含的堆场分段根据
Figure BDA0002042398670000026
获得，其中，L表示矿山长形堆场长度，S表示矿山长形堆场横截面三角形宽，H表示矿山长形堆场横截面三角形的高，矿山长形堆场在堆场长度方向上将堆场划分为K个分段，
Figure BDA0002042398670000027
表示取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离，αc表示料耙取料角度，
Figure BDA0002042398670000028
表示大于或等于
Figure BDA0002042398670000029
的最小整数，
Figure BDA00020423986700000210
表示大于或等于
Figure BDA00020423986700000211
的最小整数。
进一步地，在步骤S2中，所述各分层包括四种形状，第一种分层的形状为三角形，第二种分层的形状由内外轮廓为三角形围成的倒“V”形，第三种分层的形状由外轮廓为等腰梯形内轮廓为三角形围成的形状，第四种分层的形状由内外轮廓都为等腰梯形围成的形状，根据各分层的形状求算各分层的面积。
优选地，在步骤S3中，所述矿山长形堆场取料实时元素品位根据
Figure BDA0002042398670000031
获取，其中
Figure BDA0002042398670000032
表示矿山长形堆场取料实时元素品位，
Figure BDA0002042398670000033
表示第k分段的第m分层的元素品位，Rk,m第k分段的第m分层的面积。
本发明还提出了一种采用矿山长形堆场取料元素品位的获取方法的装置，包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
此外，本发明还提出一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：发明提供的矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，实现了在矿山长形堆场三维品位模型的基础上，精细化计算取料实时品位；取料实时品位的精细化计算，为配料提供数据支撑，保障了配料结果的准确性和可行性，同时取料实时品位的变化预测，便于配料的及时响应和调整。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本具体实施方式中矿山长形堆场取料实时元素品位的获取方法的流程图。
图2为本具体实施方式中第一种分层形状的示意图。
图3为本具体实施方式中第二种分层形状的示意图。
图4为本具体实施方式中第三种分层形状的示意图。
图5为本具体实施方式中第四种分层形状的示意图。
图6为本具体实施方式中取料工作面的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
结合图1，本具体实施方式提出矿山长形堆场取料实时元素品位的获取方法，料耙从矿山长形堆场的长度方向推进取料，其特征在于，所述矿石长形堆场由M个分层和K个分段构成，包括以下步骤：101、根据取料工作面的实时位置和料耙取料角度，获取取料工作面包含的堆场分段。
在该步骤中，设石灰石矿山长形堆场长度为L，堆场横截面三角形宽为S，堆场横截面三角形高为H，堆场三维品位模型在堆场长度方向上将堆场划分为K个分段，在堆场横截面上将堆场划分为M个分层，取料工作面的实时位置和料耙取料角度根据料耙上的传感器取得，设取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离为
Figure BDA0002042398670000041
料耙取料角度为αc，料耙取料工作面整体为等腰三角形，取料工作面三角形宽等于堆场横截面三角形宽S，取料工作面三角形高
Figure BDA0002042398670000051
取料工作面三角形顶点至底边水平距离
Figure BDA0002042398670000052
从而得到取料工作面的三角形顶点距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离为
Figure BDA0002042398670000053
进而得到取料工作面包含的堆场分段为
Figure BDA0002042398670000054
Figure BDA0002042398670000055
表示大于或等于
Figure BDA0002042398670000056
的最小整数，
Figure BDA0002042398670000057
表示大于或等于
Figure BDA0002042398670000058
的最小整数。
102、计算矿山长形堆场中取料工作面上包括的各分段中各分层的面积。结合图2-5，所述各分层包括四种形状，第一种分层的形状为三角形，第二种分层的形状由内外轮廓为三角形围成的倒“V”形，第三种分层的形状由外轮廓为等腰梯形内轮廓为三角形围成的形状，第四种分层的形状由内外轮廓都为等腰梯形围成的形状。当分层为第一种分层时即可根据三角形公式的面积计算即可，当分层的形状由内外轮廓围成的形状时，可将外轮廓的面积减去内轮廓的面积即得该分层的面积。下面结合图6举例说明关于三角形外轮廓及梯形外轮廓的计算过程：
进一步地，该取料工作面包括两个分段，取料工作面的第一个分段的整体形状为等腰梯形，取料工作面的第二个分段的整体形状为等腰三角形，对于取料工作面的第二分段的最外层分层的形状为第二种分层的形状，该分层的三角形外轮廓T1的面积R1的计算公式如下：
Figure BDA0002042398670000061
其中，
Figure BDA0002042398670000062
表示三角形外轮廓T1的底边长度，
Figure BDA0002042398670000063
表示三角形外轮廓T1的高，
Figure BDA0002042398670000064
Figure BDA0002042398670000065
结合图6，具体推导过程如下所示：
Figure BDA0002042398670000066
为取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离；
∠ADE＝αc，为料粑取料角度；
BC＝S，为堆场横截面三角形的宽；
Figure BDA0002042398670000067
为取料工作面的高；H为堆场横截面三角形的高，即AE；
Figure BDA0002042398670000068
为取料工作面三角形顶点至底边水平距离；
Figure BDA0002042398670000069
为第二个分段的起点距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离；
D′为三角形外轮廓T1的底边中心点，E′为从D′向AE作的垂点，故
Figure BDA00020423986700000610
Figure BDA00020423986700000611
从而
Figure BDA0002042398670000071
Figure BDA0002042398670000072
Figure BDA0002042398670000073
第一分段的最外层分层的等腰梯形外轮廓T2的面积R2的计算公式如下：
Figure BDA0002042398670000074
Figure BDA0002042398670000075
表示等腰梯形外轮廓T2的顶边长度，
Figure BDA0002042398670000076
表示等腰梯形外轮廓T2的底边长度，
Figure BDA0002042398670000077
表示等腰梯形外轮廓T2的高；
Figure BDA0002042398670000078
S为取料工作面三角形的宽；
Figure BDA0002042398670000079
构成第二种分层、第三种分层、第四种分层的外轮廓与内轮廓的形状的高与边存在一定的比例关系，对于第一种分层的面积只需按照求算等腰三角形的面积公式求算即可，从而可求算出所有的分层的面积。作为本具体实施方式的变形，各分段分分层的面积也可通过现场测量或者现场测量结合建模获取。
103、结合所述取料工作面包括的各分段中各分层的面积及对应的元素的品位计算矿山长形堆场取料实时元素品位。在该步骤中，设石灰石矿山长形堆场三维品位模型分段k分层m的元素e品位为
Figure BDA00020423986700000710
根据步骤102计算得到取料工作面上分段k分层m的面积为Rk,m，从而得到元素e取料实时品位
Figure BDA0002042398670000081
该步骤中，分段k分层m对应的元素e品位通过构建矿石长形堆场品位模型得知，开采的矿石经传输带送至堆场，由堆料机进行堆料；其中，传输带上设有称重设备和检测设备，所述称重设备用于称量并记录矿石的重量，所述检测设备用于检测并记录矿石中各元素的品位，具体构建矿石长形堆场品位模型的方法包括以下步骤：
步骤E1、建立由M个分层和K个分段构成的矿石长形堆场，其中每个分层包括多个单层；
在本步骤中，设堆料机一次往返的堆料为一个单层，d个单层的组合为一个分层，长形堆场堆满时共M个分层，即N＝d×M个单层，堆至第m分层时，通过堆料宽度及堆积角与分层数现场测量得到，第m分层对应的堆料宽度为s(d×m)，对应的堆积角为α(d×m)，长形堆场第1个分层横截面形态为一个等腰三角形，第2至第m个分层的横截面形态为一个倒“V”形；第m分层的内表面和外表面的形状均为等腰三角形，第m分层的内表面的宽度为s(d×m)，高度为
Figure BDA0002042398670000082
第m分层的外表面的宽度为s(d×m+d)，高度为
Figure BDA0002042398670000083
步骤E2、根据矿石长形堆场中任一时刻t到达堆场的矿石与该矿石流经称重设备的第一时间差以及该时刻t矿石长形堆场中到达堆场的矿石与该矿石流经检测设备的第二时间差，获取任一时刻t到达堆场的矿石的重量以及各元素的品位；
在本步骤中，设皮带的运行速度为vb，皮带末端距离地表面的高度为H，石灰石流经皮带秤后到皮带的末端距离为lw，石灰石流经皮带秤后到皮带的末端距离为le，第n个单层堆料时，皮带末端距离堆场顶端的高度为
Figure BDA0002042398670000091
石灰石流经过皮带末端至堆场顶端的移动为自由落体运动，自由落体加速度为g，故石灰石流经皮带秤到达堆场的第一时间差为
Figure BDA0002042398670000092
石灰石流经跨带分析仪秤到达堆场的第二时间差为
Figure BDA0002042398670000093
步骤E3、获取该时刻t到达堆场的矿石所处的第k分段第m分层，结合该时刻t到达堆场的矿石的重量、各元素的品位以及所述第k分段第m分层的矿石对应的时间段获取第k分段第m分层累计的矿石总量和各元素的品位。
在本步骤中，设堆场起始堆料的时间为t0＝0，堆场长度为L，在长形堆场长度方向上将堆场划分为K个分段，堆料机悬臂移动速度为vm，从而得到堆料机堆一个单层的时间为
Figure BDA0002042398670000094
t时刻经过皮带秤的石灰石矿量为
Figure BDA0002042398670000095
t时刻经过跨带分析仪的石灰石元素e品位为ge(t′)，
Figure BDA0002042398670000096
t时刻堆料在堆场第
Figure BDA0002042398670000101
个分层上，且t时刻堆料在堆场长度方向上的位置为(t×vm)％(2L)，得到t时刻到达堆场的矿石处于第k分段第m分层，结合第k分段第m分层的石灰石到达堆场对应的时间段为
Figure BDA0002042398670000102
Figure BDA0002042398670000103
对应的石灰石矿量为
Figure BDA0002042398670000104
元素e的品位为
Figure BDA0002042398670000105
将矿石量累加得到第k分段第m分层的矿石总量为
Figure BDA0002042398670000106
将元素e的品位根据矿石量加权平均得到第k分段第m分层的元素e品位为
Figure BDA0002042398670000107
其
Figure BDA0002042398670000108
表示大于或等于
Figure BDA0002042398670000109
的最小正整数；(t×vm)％(2L)表示t×vm对2L取余。
本具体实施方式还包括一种采用矿山长形堆场取料元素品位的获取方法的装置，包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
此外，本具体实施方式还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
本具体实施方式提出的矿山长形堆场模型构建方法，实现了将长形堆场在长度方向上划分成分段，在横截面上划分成分层，统计出各分段各分层的品位信息，从而精细化掌握堆场的品位空间分布情况；为后续实时获取取料工作面的元素品位提供基础，使得配料更加科学，保障生产质量。
此外，本发明的方法品位计算准确，计算量小，适于在计算机上自动计算的优点。
本具体实施方式提供的矿山长形堆场取料实时元素品位的获取方法，能够实现在石灰石矿山长形堆场三维品位模型的基础上，精细化计算取料实时品位，为后续水泥制造配料提供品位依据。
下面以一个具体实施例来对矿山长形堆场取料实时元素品位的获取方法进行详细说明。
本实施例提出一种石灰石矿山长形堆场取料实时元素品位的获取方法，包括以下步骤：
A1：某石灰石矿山长形堆场长度L为300m，堆场横截面三角形宽S为32m，堆场横截面三角形高H为12.2m，堆场三维品位模型在堆场长度方向上将堆场划分为60个分段，在堆场横截面上将堆场划分为50个分层，料耙实时位置和料耙取料角度根据料耙上的传感器取得，以取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure BDA0002042398670000111
为96.12m，料耙取料角度αc为54°为例，料耙取料工作面整体为等腰三角形，取料工作面三角形宽等于堆场横截面三角形宽32m，取料工作面三角形的高
Figure BDA0002042398670000121
取料工作面三角形顶点至底边水平距离
Figure BDA0002042398670000122
从而得到取料工作面的顶部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure BDA0002042398670000123
进而得到取料工作面包含的堆场分段为[20,21]。
A2：堆场三维品位模型中取料工作面上各分段分层的形状包含四种情况：第一种情况的形状是三角形，如图2所示，第一种情况出现在取料工作面的上部；第二种情况的形状外轮廓是三角形，内轮廓也是三角形，如图3所示，第二种情况出现在取料工作面的上部；第三种情况的形状外轮廓是等腰梯形，内轮廓是三角形，如图4所示，第三种情况出现在取料工作面的下部；第四种情况的形状外轮廓是等腰梯形，内轮廓也是等腰梯形，如图5所示，第四种情况出现在取料工作面的下部。
A3：石灰石矿山长形堆场三维品位模型分段k分层m的元素CaO品位为
Figure BDA0002042398670000124
以k∈[20,21]为例，
Figure BDA0002042398670000125
根据步骤(2)计算得到取料工作面上分段k分层m的面积为
Figure BDA0002042398670000126
从而得到元素CaO取料实时品位
Figure BDA0002042398670000127
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (8)

1.一种矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，料耙从矿山长形堆场的长度方向推进取料，其特征在于，所述矿山长形堆场由M个分层和K个分段构成，包括以下步骤：
S1、根据取料工作面的实时位置和料耙取料角度，获取取料工作面包含的堆场分段；
S2、计算矿山长形堆场中取料工作面上包括的各分段中各分层的面积；
S3、结合所述取料工作面包括的各分段中各分层的面积及对应的元素的品位计算矿山长形堆场取料实时元素品位。
2.根据权利要求1所述的矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，其特征在于，在步骤S1中，所述取料工作面的实时位置包括取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure FDA0002944976540000011
以及取料工作面的顶点距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure FDA0002944976540000012
3.根据权利要求2所述的矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，其特征在于，所述取料工作面的顶部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离
Figure FDA0002944976540000013
是根据
Figure FDA0002944976540000014
获取，其中，H表示矿山长形堆场横截面三角形的高，
Figure FDA0002944976540000015
表示取料工作面的底部距离矿山长形堆场的起始位置的水平距离，αc表示料耙取料角度。
4.根据权利要求2所述的矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，其特征在于，在步骤S1中，所述取料工作面包含的堆场分段根据
Figure FDA0002944976540000016
获得，其中，L表示矿山长形堆场长度，H表示矿山长形堆场横截面三角形的高，矿山长形堆场在堆场长度方向上将堆场划分为K个分段，αc表示料耙取料角度，
Figure FDA0002944976540000021
表示大于或等于
Figure FDA0002944976540000022
的最小整数，
Figure FDA0002944976540000023
表示大于或等于
Figure FDA0002944976540000024
的最小整数。
5.根据权利要求1所述的矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，其特征在于，在步骤S2中，所述各分层包括四种形状，第一种分层的形状为三角形，第二种分层的形状由内外轮廓为三角形围成的倒“V”形，第三种分层的形状由外轮廓为等腰梯形内轮廓为三角形围成的形状，第四种分层的形状由内外轮廓都为等腰梯形围成的形状，根据各分层的形状求算各分层的面积。
6.根据权利要求1所述的矿山长形堆场取料元素品位的获取方法，其特征在于，在步骤S3中，所述矿山长形堆场取料实时元素品位根据
Figure FDA0002944976540000025
获取，其中
Figure FDA0002944976540000026
表示矿山长形堆场取料实时元素品位，
Figure FDA0002944976540000027
表示第k分段的第m分层的元素品位，
Figure FDA0002944976540000028
表示第k分段的第m分层的面积，上标e表示元素。
7.一种采用矿山长形堆场取料元素品位的获取方法的装置，包括：显示器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～6任一项所述方法的步骤。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～6任一项所述方法的步骤。
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