CN110175358B - 一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 - Google Patents
一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110175358B CN110175358B CN201910331234.7A CN201910331234A CN110175358B CN 110175358 B CN110175358 B CN 110175358B CN 201910331234 A CN201910331234 A CN 201910331234A CN 110175358 B CN110175358 B CN 110175358B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mining
- project
- model
- constraint
- logic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 110
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 157
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 12
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 11
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/10—Office automation; Time management
- G06Q10/103—Workflow collaboration or project management
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Economics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Geometry (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种采掘生产计划编制时空约束模型建模方法,具体涉及采掘生产计划编制领域。该方法以地下矿山采掘生产的WBS为基础,分析了采掘生产工程项目及工序的逻辑关系,研究构建了采掘生产工程项目的时空约束逻辑模型,包括采掘工程项目空间约束模型PSCM和时序约束模型PTCM;根据工程项目的施工方法和工艺流程要求,研究构建了采掘工程项目工序的时序约束逻辑模型PWTCM。该模型通过深入分析矿山采掘生产设计方案和工艺流程的技术要求,采用NPT和空间拓扑排序等技术,提出了形式化描述采掘生产时空约束关系的逻辑模型,为采掘生产计划编制提供了前提条件,为采掘生产任务自动分解和自动排序奠定了理论和技术基础。
Description
技术领域
本发明涉及采掘生产计划编制领域,具体涉及一种采掘生产计划编制时空约束模型建模方法。
背景技术
地下矿山生产的最终目的是采出埋藏在地下的有价值的矿产资源,采掘生产是矿山企业主要的生产环节,采掘生产计划是矿山生产计划的核心内容。地下矿山的采掘生产系统比露天矿山生产系统复杂很多,不同矿山的地形地貌、地下矿体的空间形态和分布、赋存条件及其矿石品位分布复杂多变。矿山采掘生产是一个多因素制约下的、复杂的系统工程,其开拓方法和采矿方法多种多样、采掘生产工序和工艺种类繁多,因此采掘生产的时空约束关系难以被形式化描述,导致采掘生产计划编制困难。建立一个能够形式化描述采掘生产时空约束关系的模型,是煤矿灾害预警亟需解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有地下开采生产计划编制存在的上述不足,提出了一种采掘生产计划编制时空约束模型的构建方法,通过深入分析矿山采掘生产设计方案和工艺流程的技术要求,综合NPT和空间拓扑排序等技术,建立一种可以形式化描述采掘生产时空约束关系的模型。
本发明具体采用如下技术方案:
一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,以采掘生产的WBS为基础,将采掘生产划分为若干工程项目的集合,记作P,P中任何一个元素pi表示一个具体的采掘工程项目,假定pi间逻辑关系的集合为PR,则PR可以定义为式(1):
PR={r|(pi,pj∈P)and(pi,pj存在r逻辑关系)} (1)
其中,1≤i≤PN,PN为工程项目总数;
具体包括以下步骤:
步骤11:根据作业对象的空间关联关系,对工程项目集合的强制性空间约束关系进行形式化描述,构建了P的空间约束逻辑模型PSCM,具体为:
111、采掘工程项目集合P=LP∪CP∪MP,
其中,LP表示井巷掘进工程项目集合,CP表示硐室掘进项目集合,MP表示回采工程项目集合;
112、假设d为空间一点,d的定义如式(3)所示,D为d的集合;
d=(x,y,z) (3);
mp'=<mp,d,lmd|(mp∈MP)and(d∈D)> (4);
cp′=<cp,d,(cmp)|(cp∈CP)and(d∈D)and(cmp∈{mp′})> (5);
115、将一个井巷掘进工程项目lp抽象为lp',如式(6)所示,即把lp抽象成一条有向线段L;L包括巷道的起点bd、终点fd和掘进方向cd,其中cd=1表示正向,cd=-1表示逆向,cd=0表示双向;一个lp可以关联到0到1个采场或硐室,如式(7)所示;
lp'=<lp,L,(cmp),(ccp)|(lp∈LP)and(cmp∈{mp'})and(ccp∈{cp'})> (6)
L=<bd,fd,cd|((bd,cd∈D)and(cd=[1|0|-1])> (7);
步骤12:对工程项目集合的强制性时序约束关系进行形式化描述,构建时序约束逻辑模型PTCM,具体的为:
121、将P的强制性时序逻辑关系抽象成一个有向图G=<V,E>,其中V=P,E表示pi间的强制性时序逻辑关系,如式(8)所示,
E=LpToLp∪LpToCp∪LpToMp∪MpToMp (8)
122、从LP中已完工或在施工或无紧前的工程项目开始,根据空间约束逻辑模型PSCM中表示LP的各个线段L之间的空间关系,采用最短路径求解算法,计算LptoLp集合;
123、根据空间约束逻辑模型PSCM中lp'的定义,计算LptoCp和LpToMp集合;
124、处于不同阶段的mp'之间的MptoMP集合,由阶段开采方法的施工顺序和mp'.d.z决定;
125、处于相同阶段的mp'之间的MptoMP集合,由阶段内矿块开采方法的施工顺序和mp'.lmd决定;
步骤13:对不同采掘生产方法和工艺的各类工程项目的工序及其逻辑关系进行统一的形式化描述,构建工序时序约束逻辑模型PWTCM,具体表示为:
132、将项目工序及其逻辑关系抽象为一个有向图G=<V,E>;其中V=W,E=R,即节点表示工序,带标识的有向边表示工序的逻辑关系;
133、将矿山采掘生产方法和工艺进行分类,根据每一类方法和工艺的要求,构建一个特定的有向图,由此,PWTCM的定义如式(9)所示,
PWTCM={<MK,PT,MT,AC,PG>|PG∈{G}} (9)
其中,MK表示矿山类型,PT表示采掘工程项目类型,MT表示生产方法和工艺分类,AC表示适用条件,PG表示其对应的有向图。
优选地,所述步骤12中,E表示lp'之间的r关系集合LpToLp、lp'到cp'的r关系集合LpToCp、lp'到mp'的r关系集合LpToMp和mp'之间的r关系集合MpToMp。
优选地,所述步骤12中的阶段开采方法包括上行式和下行式两种,对下行式开采方法,按mp'.d.z值由大到小,对mp'进行排序;对于上行式开采方法,按mp'.d.z值由小到大,对mp'进行排序。
优选地,所述步骤12中的阶段内矿块的开采方法主要包括前进式和后退式,两种方法又可分为单翼、侧翼、双翼等施工顺序,对于前进式方法,应按mp'.lmd由小到大,从单翼或侧翼或双翼对mp'进行排序;对于后退式方法,按mp'.lmd由大到到小,从单翼或侧翼或双翼对mp'进行排序。
优选地,所述时空约束模型的时空约束逻辑在NPT定义的工序逻辑关系上进行了两方面的扩展,即返回循环和最早完成到开始,具体为:
返回循环:用于表示循环作业的结束工序到开始工序的逻辑关系;
最早完成到开始:用于表示一个工序的若干紧前工序中,只要其中任何一个完成,该工序就开始的逻辑关系。
优选地,所述空间约束逻辑模型PSCM将每个项目工程的作业对象抽象为点和线段,其中:
回采项目工程和硐室掘进工程的位置被抽象为一个包含三维坐标的空间点;井巷掘进工程的路径被抽象为一条有向线段,对于回采项目工程需要计算其与矿井主要开拓巷道最短的空间通路的距离。
采场、硐室、巷道之间有关联关系,规则为:硐室关联到0到1个采场,巷道关联到0到1个采场或者硐室。点到点和线段到点之间的关联关系用带箭头的虚线表示。
优选地,所述工序时序约束逻辑模型PWTCM包含了所有工程项目的集合以及每个工程项目之间的强制性时序逻辑关系,具体包括了巷道到巷道、巷道到采场、巷道到硐室、采场到采场四种强制性时序逻辑关系,其中:
巷道到巷道的时序逻辑关系通过空间约束逻辑模型PSCM中各个线段的空间关系,采用最短路径算法求出;
巷道到采场、巷道到硐室的时序逻辑关系通过PSCM中的关联关系求出;
采场到采场的时序逻辑关系由阶段开采方法和海拔高度决定,对于下行式开采方法,海拔高的时序逻辑关系优先;反之,则海拔低者优先。
优选地,所述时序约束逻辑模型PWTCM包含了项目工序集合以及各项目工序之间的逻辑关系。
本发明具有如下有益效果:
通过构建包括空间约束PSCM模型、时序约束PTCM模型和项目工序时序约束PWTCM模型的采掘生产计划编制时空约束模型,可以形式化描述采掘生产的时空约束关系。该模型通用性强,即使矿山采掘生产方法和工艺多种多样,只要通过分析各种方法和工艺的工序及其逻辑关系,就可以构建一个矿山各种采掘生产方法和工艺的模型库,根据各个采掘工程项目的生产方案设计结果,套用模型库的一个具体模型即可。
附图说明
图1为采掘生产计划编制时空约束模型流程图;
图2为PSCM模型实例图;
图3为PTCM模型实例图;
图4为PWTCM模型的工序和工序逻辑关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明:
PSCM指的是采掘工程项目空间约束模型;
PTCM指的是采掘工程项目时间约束模型;
PWTCM指的是采掘工程项目工序时序约束模型;
如图1所示,一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,以采掘生产的WBS(工作分解结构)为基础,将采掘生产划分为若干工程项目的集合,记作P,P中任何一个元素pi表示一个具体的采掘工程项目,假定pi间逻辑关系的集合为PR,则PR可以定义为式(1):
PR={r|(pi,pj∈P)and(pi,pj存在r逻辑关系)} (1)
其中,1≤i≤PN,PN为工程项目总数;
根据采掘生产的特点,pi的作业对象主要包括巷道、硐室和采场等,在矿山采掘生产设计完成以后,各个作业对象的空间位置和生产设计方案已经确定,而PR则是由各pi的作业对象的空间关联关系和生产设计方案所规定的施工时序所决定的。从作业对象的空间关联关系来看,某一采场一定会关联到相关采切作业对象,相关采切工程未完成,则采场不能开采;而采切作业对象又关联到开拓作业对象,相关开拓工程未完成,采切作业不能进行;硐室关联到若干巷道,巷道未掘,则硐室不能施工;同时,回采作业对象的生产设计方案也会影响回采工程项目之间的逻辑关系,例如如果采用下行式开采,则属于不同阶段的回采作业工程项目的施工必须遵循由上到下的顺序。
具体包括以下步骤:
步骤11:根据作业对象的空间关联关系,对工程项目集合的强制性空间约束关系进行形式化描述,构建了P的空间约束逻辑模型PSCM,具体为:
111、采掘工程项目集合P=LP∪CP∪MP,
其中,LP表示井巷掘进工程项目集合,CP表示硐室掘进项目集合,MP表示回采工程项目集合;
112、假设d为空间一点,d的定义如式(3)所示,D为d的集合;
d=(x,y,z) (3);
mp'=<mp,d,lmd|(mp∈MP)and(d∈D)> (4);
cp'=<cp,d,(cmp)|(cp∈CP)and(d∈D)and(ccp∈mp')> (5)
cp′=<cp,d,(cmp)|(cp∈CP)and(d∈D)and(cmp∈{mp’})> (5)。
115、将一个井巷掘进工程项目lp抽象为lp',如式(6)所示,即把lp抽象成一条有向线段L;L包括巷道的起点bd、终点fd和掘进方向cd,其中cd=1表示正向,cd=-1表示逆向,cd=0表示双向;一个lp可以关联到0到1个采场或硐室,如式(7)所示;
lp'=<lp,L,(cmp),(ccp)|(lp∈LP)and(cmp∈{mp'})and(ccp∈{cp'})> (6)
L=<bd,fd,cd|((bd,cd∈D)and(cd=[1|0|-1])> (7);
如图2所示,给出了一个PSCM实例,其中,LP={lp1,lp2,lp3,lp4,lp5},将LP的每个元素分别抽象成对应的五条线段Li(1≤i≤5),每条线段有一个起点、一个终点和方向标识;MP={mp1,mp2},CP={cp1,cp2},将MP和CP的每个元素抽象成一点;#10点关联到#6;线段L4关联到点#6和#10,线段L5关联到点#8,线段L1关联到点#9,线段到点及点到点的关联关系用带箭头的虚线表示。
步骤12:基于PSCM,为了形式化描述P的强制性时序约束关系,构建了P的时序约束逻辑模型PTCM,
具体的为:
121、将P的强制性时序逻辑关系抽象成一个有向图G=<V,E>,其中V=P,E表示pi间的强制性时序逻辑关系,如式(8)所示,
E=LpToLp∪LpToCp∪LpToMp∪MpToMp (8)
E表示lp'之间的r关系集合LpToLp、lp'到cp'的r关系集合LpToCp、lp'到mp'的r关系集合LpToMp和mp'之间的r关系集合MpToMp。
122、从LP中已完工或在施工或无紧前的工程项目开始,根据空间约束逻辑模型PSCM中表示LP的各个线段L之间的空间关系,采用最短路径求解算法,计算LptoLp集合;
123、根据空间约束逻辑模型PSCM中lp'的定义,计算LptoCp和LpToMp集合;
124、处于不同阶段的mp'之间的MptoMP集合,由阶段开采方法的施工顺序和mp'.d.z决定;阶段开采方法包括上行式和下行式两种,对下行式开采方法,按mp'.d.z值由大到小,对mp'进行排序;对于上行式开采方法,按mp'.d.z值由小到大,对mp'进行排序。
125、处于相同阶段的mp'之间的MptoMP集合,由阶段内矿块开采方法的施工顺序和mp'.lmd决定;阶段内矿块的开采方法主要包括前进式和后退式,两种方法又可分为单翼、侧翼、双翼等施工顺序,对于前进式方法,应按mp'.lmd由小到大,从单翼或侧翼或双翼对mp'进行排序;对于后退式方法,按mp'.lmd由大到到小,从单翼或侧翼或双翼对mp'进行排序。
对应图2所示的PSCM的实例,假定lp1和lp3在施工,其它掘进工程项目未施工,mp1和mp2处于同一阶段,且阶段内采用前进式单翼开采顺序,且mp1.lmd<mp2.lmd。根据上述PTCM建模要求,构建了如图3所示的PTCM模型。
步骤13:对不同采掘生产方法和工艺的各类工程项目的工序及其逻辑关系进行统一的形式化描述,构建工序时序约束逻辑模型PWTCM,
由于采掘生产方法和工艺复杂多样,不同的方法和工艺,其工序及工序的逻辑关系也全然不同,为了进行准确的估算和制定详细的计划,必须对每个采掘工程项目进行进一步任务分解和排序。
为了实现对各类采掘工程项目工序分解和排序的自动化,本发明构建了采掘工程项目工序时序约束逻辑模型PWTCM,利用该模型,能够对不同采掘生产方法和工艺的各类工程项目的工序及其逻辑关系进行统一的形式化描述,为采掘工程项目工序分解和排序的自动化奠定了理论和技术基础。
具体表示为:
132、将项目工序及其逻辑关系抽象为一个有向图G=<V,E>;其中V=W,E=R,即节点表示工序,带标识的有向边表示工序的逻辑关系;
133、将矿山采掘生产方法和工艺进行分类,根据每一类方法和工艺的要求,构建一个特定的有向图,由此,PWTCM的定义如式(9)所示,
PWTCM={<MK,PT,MT,AC,PG>|PG∈{G}} (9)
其中,MK表示矿山类型,PT表示采掘工程项目类型,MT表示生产方法和工艺分类,AC表示适用条件,PG表示其对应的有向图。
例如,金属矿山留矿采矿法矿房回采作业工程的工序时序约束逻辑模型为pw,则pw.MK=“金属矿山”,pw.PT=“矿房回采作业”,pw.MT=“留矿采矿法”,pw.AC=“急倾斜矿床,矿石和围岩稳固,矿石无自燃,矿石破碎后不易结块”,pw的主要工序和工序的逻辑关系可以抽象为如图4所示的有向图。
尽管矿山采掘生产方法和工艺多种多样,但通过分析各种方法和工艺的工序及其逻辑关系,采用上述PWTCM建模方法,可以构建一个矿山各种采掘生产方法和工艺的PWTCM模型库,根据各个采掘工程项目的生产方案设计结果,套用模型库的一个具体模型,就能够方便的实现采掘工程项目工序的自动分解与排序。
所述时空约束模型的时空约束逻辑在NPT定义的工序逻辑关系上进行了两方面的扩展,即返回循环和最早完成到开始,具体为:
返回循环(Return to Loop,RL):用于表示循环作业的结束工序到开始工序的逻辑关系;
最早完成到开始(Early Finish to Start,EFS):用于表示一个工序的若干紧前工序中,只要其中任何一个完成,该工序就开始的逻辑关系。
空间约束逻辑模型PSCM将每个项目工程的作业对象抽象为点和线段,其中:
回采项目工程和硐室掘进工程的位置被抽象为一个包含三维坐标的空间点;井巷掘进工程的路径被抽象为一条有向线段,对于回采项目工程需要计算其与矿井主要开拓巷道最短的空间通路的距离。
采场、硐室、巷道之间有关联关系,规则为:硐室关联到0到1个采场,巷道关联到0到1个采场或者硐室。点到点和线段到点之间的关联关系用带箭头的虚线表示。
工序时序约束逻辑模型PWTCM包含了所有工程项目的集合以及每个工程项目之间的强制性时序逻辑关系,具体包括了巷道到巷道、巷道到采场、巷道到硐室、采场到采场四种强制性时序逻辑关系,其中:
巷道到巷道的时序逻辑关系通过空间约束逻辑模型中各个线段的空间关系,采用最短路径算法求出;
巷道到采场、巷道到硐室的时序逻辑关系通过PSCM中的关联关系求出;
采场到采场的时序逻辑关系由阶段开采方法和海拔高度决定,对于下行式开采方法,海拔高的时序逻辑关系优先;反之,则海拔低者优先。
时序约束逻辑模型PWTCM包含了项目工序集合以及各项目工序之间的逻辑关系。
逻辑关系具体包括两个项目工序之间的紧前/紧后顺序、逻辑关系的类型、滞后/提前的时间,
其中,逻辑关系的类型为NPT定义工序逻辑关系的扩展,共6种,具体包括NPT定义的4种类型:完成到开始(Finish to Start,FS)、开始到开始(Start to Start,SS)、完成到完成(Finish to Finish,FF)、开始到完成(Start to Finish,SF)以及扩展的2种类型:返回循环(Return to Loop,RL)和最早完成到开始(Early Finish to Start,EFS);
RL用于表示循环作业的结束工序到开始工序的逻辑关系;EFS用于表示一个工序的若干紧前工序中,只要其中任何一个完成,该工序就可以开始的逻辑关系。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,以采掘生产的WBS为基础,将采掘生产划分为若干工程项目的集合,记作P,P中任何一个元素pi表示一个具体的采掘工程项目,假定pi间逻辑关系的集合为PR,则PR定义为式(1):
PR={r|(pi,pj∈P)and(pi,pj存在r逻辑关系)} (1)
其中,1≤i≤PN,PN为工程项目总数;
具体包括以下步骤:
步骤11:根据作业对象的空间关联关系,对工程项目集合的强制性空间约束关系进行形式化描述,构建了P的空间约束逻辑模型PSCM,具体为:
111、采掘工程项目集合P=LP∪CP∪MP,
其中,LP表示井巷掘进工程项目集合,CP表示硐室掘进项目集合,MP表示回采工程项目集合;
112、假设d为空间一点,d的定义如式(3)所示,D为d的集合;
d=(x,y,z) (3);
mp'=<mp,d,lmd|(mp∈MP)and(d∈D) (4);
cp′=<cp,d,(cmp)|(cp∈CP)and(d∈D)and(cmp∈{mp’})> (5);
115、将一个井巷掘进工程项目lp抽象为lp',如式(6)所示,即把lp抽象成一条有向线段L;L包括巷道的起点bd、终点fd和掘进方向cd,其中cd=1表示正向,cd=-1表示逆向,cd=0表示双向;一个lp可以关联到0到1个采场或硐室,如式(7)所示;
lp'=<lp,L,(cmp),(ccp)|(lp∈LP)and(cmp∈{mp'})and(ccp∈{cp'})> (6)
L=<bd,fd,cd|((bd,cd∈D)and(cd=[1|0|-1]) (7);
步骤12:对工程项目集合的强制性时序约束关系进行形式化描述,构建时序约束逻辑模型PTCM,具体的为:
121、将P的强制性时序逻辑关系抽象成一个有向图G=<V,E>,其中V=P,E表示pi间的强制性时序逻辑关系,如式(8)所示,
E=LpToLp∪LpToCp∪LpToMp∪MpToMp (8)
122、从LP中已完工或在施工或无紧前的工程项目开始,根据空间约束逻辑模型PSCM中表示LP的各个线段L之间的空间关系,采用最短路径求解算法,计算LptoLp集合;
123、根据空间约束逻辑模型PSCM中lp'的定义,计算LptoCp和LpToMp集合;
124、处于不同阶段的mp'之间的MptoMP集合,由阶段开采方法的施工顺序和mp'.d.z决定;
125、处于相同阶段的mp'之间的MptoMP集合,由阶段内矿块开采方法的施工顺序和mp'.lmd决定;
步骤13:对不同采掘生产方法和工艺的各类工程项目的工序及其逻辑关系进行统一的形式化描述,构建工序时序约束逻辑模型PWTCM,具体表示为:
132、将项目工序及其逻辑关系抽象为一个有向图G=<V,E>;其中V=W,E=R,即节点表示工序,带标识的有向边表示工序的逻辑关系;
133、将矿山采掘生产方法和工艺进行分类,根据每一类方法和工艺的要求,构建一个特定的有向图,由此,PWTCM的定义如式(9)所示,
PWTCM={<MK,PT,MT,AC,PG>|PG∈{G}} (9)
其中,MK表示矿山类型,PT表示采掘工程项目类型,MT表示生产方法和工艺分类,AC表示适用条件,PG表示其对应的有向图。
2.如权利要求1所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述步骤12中,E表示lp'之间的r关系集合LpToLp、lp'到cp'的r关系集合LpToCp、lp'到mp'的r关系集合LpToMp和mp'之间的r关系集合MpToMp。
3.如权利要求1所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述步骤12中的阶段开采方法包括上行式和下行式两种,对下行式开采方法,按mp'.d.z值由大到小,对mp'进行排序;对于上行式开采方法,按mp'.d.z值由小到大,对mp'进行排序。
4.如权利要求1所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述步骤12中的阶段内矿块的开采方法包括前进式和后退式,两种方法又可分为单翼、侧翼、双翼施工顺序,对于前进式方法,应按mp'.lmd由小到大,从单翼或侧翼或双翼对mp'进行排序;对于后退式方法,按mp'.lmd由大到到小,从单翼或侧翼或双翼对mp'进行排序。
5.如权利要求1所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述时空约束模型的时空约束逻辑在NPT定义的工序逻辑关系上进行了两方面的扩展,即返回循环和最早完成到开始,具体为:
返回循环:用于表示循环作业的结束工序到开始工序的逻辑关系;
最早完成到开始:用于表示一个工序的若干紧前工序中,只要其中任何一个完成,该工序就开始的逻辑关系。
6.如权利要求1所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述空间约束逻辑模型PSCM将每个项目工程的作业对象抽象为点和线段,其中:
回采项目工程和硐室掘进工程的位置被抽象为一个包含三维坐标的空间点;井巷掘进工程的路径被抽象为一条有向线段,对于回采项目工程需要计算其与矿井主要开拓巷道最短的空间通路的距离;
采场、硐室、巷道之间有关联关系,规则为:硐室关联到0到1个采场,巷道关联到0到1个采场或者硐室,点到点和线段到点之间的关联关系用带箭头的虚线表示。
7.如权利要求1所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述工序时序约束逻辑模型PTCM包含了所有工程项目的集合以及每个工程项目之间的强制性时序逻辑关系,具体包括了巷道到巷道、巷道到采场、巷道到硐室、采场到采场四种强制性时序逻辑关系,其中:
巷道到巷道的时序逻辑关系通过空间约束逻辑模型PSCM中各个线段的空间关系,采用最短路径算法求出;
巷道到采场、巷道到硐室的时序逻辑关系通过PSCM中的关联关系求出;
采场到采场的时序逻辑关系由阶段开采方法和海拔高度决定,对于下行式开采方法,海拔高的时序逻辑关系优先;反之,则海拔低者优先。
8.如权利要求5所述的一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法,其特征在于,所述时序约束逻辑模型PWTCM包含了项目工序集合以及各项目工序之间的逻辑关系。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910331234.7A CN110175358B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 |
PCT/CN2019/096551 WO2020215503A1 (zh) | 2019-04-24 | 2019-07-18 | 一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910331234.7A CN110175358B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110175358A CN110175358A (zh) | 2019-08-27 |
CN110175358B true CN110175358B (zh) | 2020-08-04 |
Family
ID=67690035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910331234.7A Active CN110175358B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110175358B (zh) |
WO (1) | WO2020215503A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024038305A1 (en) * | 2022-08-18 | 2024-02-22 | Abu Dhabi Company for Onshore Petroleum Operations Limited | Congestion analysis tool |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101714240A (zh) * | 2009-12-23 | 2010-05-26 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司 | 一种煤矿作业规程管理系统 |
CN101964081A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-02-02 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 基于工厂管理基础架构平台的生产信息系统 |
US8271982B2 (en) * | 2008-05-08 | 2012-09-18 | International Business Machines Corporation | Rescheduling jobs for execution by a computing system |
CN102999873A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-03-27 | 山东黄金集团有限公司 | 数字矿山安全监测监控系统 |
CN103971289A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-08-06 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 矿山放矿数据的处理方法及装置 |
CN104929687A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-09-23 | 中国黄金集团内蒙古矿业有限公司 | 矿山数字化生产管控系统和方法 |
CN106053755A (zh) * | 2016-05-08 | 2016-10-26 | 西安科技大学 | 一种煤与瓦斯共采三维物理模拟综合实验系统 |
CN107644275A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-01-30 | 中国黄金集团中原矿业有限公司 | 一种基于自然崩落法的生产管理方法及装置 |
CN108847118A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-20 | 辽宁工程技术大学 | 一种模块化井工煤矿巷道布置及生产系统模型 |
CN108960451A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-07 | 河北地质大学 | 一种矿山企业生产调度信息管理方法及系统 |
CN109598045A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-09 | 冶金自动化研究设计院 | 钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060265418A1 (en) * | 2005-05-23 | 2006-11-23 | Board Of Regents, The University Of Texas System | System, program product, and methods for managing events |
BRPI1006862B1 (pt) * | 2009-01-13 | 2020-03-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | Método e sistema para otimização de tomada de decisão para um poço de hidrocarbonetos, e, sistema associado com a produção de hidrocarbonetos |
US9129236B2 (en) * | 2009-04-17 | 2015-09-08 | The University Of Sydney | Drill hole planning |
CN103606019B (zh) * | 2013-12-04 | 2016-09-28 | 江西理工大学 | 基于时空关系的矿山采空区覆岩沉降动态预测方法 |
CN106384173B (zh) * | 2016-10-17 | 2019-10-29 | 长沙迪迈数码科技股份有限公司 | 基于目标规划的无底柱分段崩落法采掘计划优化方法 |
-
2019
- 2019-04-24 CN CN201910331234.7A patent/CN110175358B/zh active Active
- 2019-07-18 WO PCT/CN2019/096551 patent/WO2020215503A1/zh active Application Filing
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8271982B2 (en) * | 2008-05-08 | 2012-09-18 | International Business Machines Corporation | Rescheduling jobs for execution by a computing system |
CN101714240A (zh) * | 2009-12-23 | 2010-05-26 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司 | 一种煤矿作业规程管理系统 |
CN101964081A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-02-02 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 基于工厂管理基础架构平台的生产信息系统 |
CN102999873A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-03-27 | 山东黄金集团有限公司 | 数字矿山安全监测监控系统 |
CN103971289A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-08-06 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 矿山放矿数据的处理方法及装置 |
CN104929687A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-09-23 | 中国黄金集团内蒙古矿业有限公司 | 矿山数字化生产管控系统和方法 |
CN106053755A (zh) * | 2016-05-08 | 2016-10-26 | 西安科技大学 | 一种煤与瓦斯共采三维物理模拟综合实验系统 |
CN107644275A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-01-30 | 中国黄金集团中原矿业有限公司 | 一种基于自然崩落法的生产管理方法及装置 |
CN108847118A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-20 | 辽宁工程技术大学 | 一种模块化井工煤矿巷道布置及生产系统模型 |
CN108960451A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-07 | 河北地质大学 | 一种矿山企业生产调度信息管理方法及系统 |
CN109598045A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-09 | 冶金自动化研究设计院 | 钢铁企业基于能源仿真的多能源介质综合优化调配系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于混合整数规划法的地下矿采掘计划编制;刘晓明 等;《东北大学学报(自然科学版)》;20170615;第38卷(第6期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020215503A1 (zh) | 2020-10-29 |
CN110175358A (zh) | 2019-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Epstein et al. | Optimizing long-term production plans in underground and open-pit copper mines | |
CN110175358B (zh) | 一种采掘生产计划编制时空约束模型构建方法 | |
US20200356929A1 (en) | Mining System | |
Maruvanchery et al. | Early construction cost and time risk assessment and evaluation of large-scale underground cavern construction projects in Singapore | |
Lukichev et al. | Modeling objects and processes within a mining technology as a framework for a system approach to solve mining problems | |
Hakulov et al. | Open pit mining robotization | |
CN106384173B (zh) | 基于目标规划的无底柱分段崩落法采掘计划优化方法 | |
Campbell et al. | Optimising for success at the Grasberg Block Cave | |
RU2472932C1 (ru) | Способ разработки пологих и наклонных мощных рудных тел | |
Shao et al. | Dat modifications and its application in large-scale cavern construction | |
McFadyen et al. | A new stope reconciliation approach | |
Zatonskiy et al. | Development of a mining simulation model for potassium ore mining planning | |
CN111852466A (zh) | 一种用于页岩气井规模配产与管网运行优化的方法 | |
Okolnishnikov | An MTSS Based Underground Coal Mining Simulation Model | |
Okolnishnikov et al. | Simulation of Coal Mining in Flat-Lying Coal Seam | |
Krysa et al. | Discrete Simulations in Analyzing the Effectiveness of Raw Materials Transportation during Extraction of Low-Quality Deposits. Energies 2021, 14, 5884 | |
Clark et al. | Geostatistical modelling of an orebody as an aid to mine planning | |
Kęsek et al. | A review of computer simulations in underground and open-pit mining | |
Kelly et al. | Longwall Automation–A new approach | |
CN114856500B (zh) | 一种瓦斯抽采钻孔的智能化设计方法及系统 | |
Batkhuu et al. | Ground support strategy for optimisation of time schedule, Oyu Tolgoi Underground Mine | |
Manchuk | Stope design and sequencing | |
Malinowski | Influence of chosen technical constraints on stability of 3D geological model-based schedule in a complex longwall operation | |
Sinoviev et al. | Discrete Event Simulation Robotic Technology of Mining | |
Rotz et al. | 3D Geologic Modelling and mine planning to improve quarry and plant efficiency at cement operations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |