CN110176059B - 矿石长形堆场品位模型自动构建方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿石长形堆场品位模型自动构建方法、装置及存储介质。该方法包括：建立由M个分层和K个分段构成的矿石长形堆场；根据任一时刻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；获取该时刻到达堆场的矿石所处的分段分层，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分层的矿石总量和各元素的品位。本发明提出的方法能够精细化掌握堆场的品位空间分布情况，为后续生产取料配料时的品位预测提供基础。本发明还包括采用该方法的装置及相关的存储介质。

Description

矿石长形堆场品位模型自动构建方法、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，尤其涉及一种矿石长形堆场品位模型自动构建方法、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情况，是影响后续水泥生产配料的重要因素。

露天石灰石矿山目前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，亟需实现矿山长形堆场的三维精细化品位模型构建，从而精确掌握堆场的品位空间分布情况，为后续取料品位的实时预测提供基础。为此，本发明提出一种矿石长形堆场品位模型自动构建方法、装置及存储介质。

一种矿石长形堆场品位模型自动构建方法，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，包括以下步骤：

1)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；

2)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；

3)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。

进一步地，在步骤2)中，所述第一时间差为

其中，l^w表示矿石流经称重设备后到传输带的末端的距离，H表示传输带的末端距离地表面的高度，v_b表示皮带的运行速度，s(n)表示第n个单层的宽度，a表示第n个单层对应的堆积角；

所述第二时间差为

其中l^e表示矿石流经检测设备后到传输带的末端距离。

进一步地，在步骤2)中，任一时刻t到达堆场的矿石的重量对应时刻t′流经称重设备的矿石的重量w(t′)，其中，

任一时刻t到达堆场的矿石的各元素的品位对应时刻t〞流经称重设备的矿石各元素的品位g^e(t′)，其中，

进一步地，在步骤3)中，堆场堆料的起始时间为0，任一时刻t对应的达到堆场的矿石所处的第m分层为

其中，t表示矿石到达堆场的任一时刻，v_m表示堆料机悬臂移动速度，L表示堆场的长度，d表示每个分层对应的单层数量，

表示大于或等于

的最小正整数；任一时刻t对应的对应的达到堆场的矿石所处的第k分段在矿山长形堆场长度方向的位置为(t×v_m)％(2L)，(t×v_m)％(2L)表示t×v_m对2L取余。

进一步地，在步骤3)中，所述第k分段第m分层的矿石达到堆场的时间段为

，其中，L表示堆场长度，v_m表示堆料机悬臂移动速度，堆料机堆砌一个单层的时间为

d表示每个分层对应的单层数量。

更进一步地，在步骤3)中，所述第k分段第m分层累计的矿石总量和各元素的品位的具体获取过程如下：第k分段第m分层的矿石到达堆场对应的时间段

对应的矿石量为

对应的元素e的品位为

将矿石量累加得到第k分段第m分层的矿石总量为

将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的品位为

优选地，在步骤1)中，一个所述单层为堆料机沿堆场的横截面方向一个往返堆砌的矿石；K个分段是指沿长形堆场的长度方向进行分段的数量。

优选地，在步骤1)中，所述矿石长形堆场的第1个分层的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

第m分层的外表面的宽度为s(d×m+d)，高度为

d表示每个分层对应的单层数量。

本发明还包括一种采用矿石长形堆场品位模型自动构建方法的装置，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上述所述方法的步骤。

此外，本发明还提出一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提供的矿山长形堆场三维堆料品位模型自动构建方法，建立由M个分层和K个分段构成的矿石长形堆场，从而可得知任一分段任一分层的矿石到达矿场的时间段，根据任一时刻t矿石长形堆场中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，获取该时刻t对应的第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，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，统计出各个分段的各个分层的品位信息，从而精细化掌握堆场的品位空间分布情况；为后续生产取料配料时的品位预测提供基础，使得配料更加科学，保障产品的生产质量。

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为本发明具体实施方式提出的石灰石矿山长形堆场品位模型自动构建方法的流程图。

图2为本发明实施例1石灰石矿山长形堆场分层横截面形态建立示意图。

图3为本发明实施例1石灰石流经皮带秤和跨带分析仪到达堆场的时间差计算示意图。

图4为本发明实施例1石灰石矿山长形堆场三维堆料品位模型示意图。

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。

需要说明的是，本具体实施方式中的称重设备为皮带秤，传输带为皮带，检测设备为跨带分析仪。

结合图1，本具体实施方式提出一种矿石长形堆场品位模型自动构建方法，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，具体包括以下步骤：

步骤101、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

第m分层的外表面的宽度为s(d×m+d)，高度为

步骤102.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v_b，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l^w，石灰石流经皮带秤后到皮带的末端距离为l^e，第n个单层堆料时，皮带末端距离堆场顶端的高度为

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

石灰石流经跨带分析仪秤到达堆场的第二时间差为

步骤103、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v_m，从而得到堆料机堆一个单层的时间为

t时刻经过皮带秤的石灰石矿量为w(t′)，

t时刻经过跨带分析仪的石灰石元素e品位为g^e(t′)，

t时刻堆料在堆场第

个分层上，且t时刻堆料在堆场长度方向上的位置为(t×v_m)％(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

对应的石灰石矿量为

元素e的品位为

将矿石量累加得到第k分段第m分层的矿石总量为

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

其

表示大于或等于

的最小正整数；(t×v_m)％(2L)表示t×v_m对2L取余。

本具体实施方式还包括一种采用矿石长形堆场品位模型自动构建方法的装置，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所述方法的步骤。

本具体实施方式提出的石灰石矿山长形堆场品位模型自动构建方法，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；为后续水泥生产配料时的取料品位预测提供基础，使得水泥配料更加科学，保障水泥生产质量。

此外，本发明的方法建模准确，计算量小，适于在计算机上计算和进行模型的自动构建。

下面以具体实施例进一步说明本发明提出的矿石长形堆场品位模型自动构建方法。

实施例1

本实施例提出一种石灰石矿山长形堆场品位模型自动构建方法，具体步骤如下：

A1：某石灰石矿山长形堆场堆料机一次往返的堆料为1个单层，5个单层的组合为1个分层，长形堆场堆满时共50个分层，从下至上依次为分层1、分层2、分层3...，即250个单层，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50个分层为横截面形态为一个倒“V”形，如图2所示，以第7个分层为例，通过堆料宽度及堆积角与分层数现场测量得到，其内等腰三角形宽度为s(5×7)＝12.36m，对应的堆积角为α(5×7)＝41.32°，高度为

外等腰三角形宽度为s(5×7+5)＝13.75m，对应的堆积角为α(5×7+5)＝41.26°，高度为

A2：设皮带的运行速度为v_b＝2.2m/s，皮带末端距离地表面的高度为m，如图3所示，石灰石流经皮带秤后到皮带的末端距离为l^w＝l₁+l₃＝55.75m，石灰石流经跨带分析仪后到皮带的末端距离为l^e＝l₂+l₃＝47.59m，以第35个单层(第7个分层的最上层)堆料为例，此时皮带末端距离堆场顶端的高度为

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g＝9.8m/s，故石灰石流经皮带秤到达堆场的第一时间差为

石灰石流经皮带秤到达堆场的第二时间差为

A3：设堆场起始堆料的时间为t₀＝0s，堆场长度为L＝300m，在长形堆场长度方向上将堆场划分为60个分段，堆料机悬臂移动速度为v_m＝0.8m/s，如图4所示，从而得到堆料机堆一个单层的时间为

以t＝10000s为例，t＝10000s时刻经过皮带秤的石灰石矿量为w(9973.60)，t＝10000s时刻经过跨带分析仪的石灰石元素CaO品位为g^CaO(9977.21)，t＝10000s时刻堆料在堆场第

个分层上，且t＝10000s时刻堆料在堆场长度方向上的位置为(t×v_m)％(2L)＝800％600＝200m，得到t＝10000s时刻到达堆场的矿石处于第40段第3分层，同时以第40分段第3分层为例，得到第40分段第3分层的石灰石是时间段{[7750,7756.25],[8500,8506.25],...,[10750,10756.25]}的石灰石流，对应的石灰石矿量为{112.36,118.52,...,114.97}，元素CaO品位为{45.87,46.01,...,46.14}，将矿石量累加得到第40分段第3分层的矿石总量为为

将品位根据矿石量加权平均得到第40分段第3分层的元素CaO品位为

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 (10)

1.一种矿石长形堆场品位模型自动构建方法，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，其特征在于，包括以下步骤：

1)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；

2)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；

3)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。

2.根据权利要求1所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤2)中，所述第一时间差为

其中，l^w表示矿石流经称重设备后到传输带的末端的距离，H表示传输带的末端距离地表面的高度，v_b表示皮带的运行速度，s(n)表示第n个单层的宽度，a表示第n个单层对应的堆积角；

所述第二时间差为

其中l^e表示矿石流经检测设备后到传输带的末端距离。

3.根据权利要求2所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤2)中，任一时刻t到达堆场的矿石的重量对应时刻t′流经称重设备的矿石的重量w(t′)，其中，

任一时刻t到达堆场的矿石的各元素的品位对应时刻t〞流经称重设备的矿石各元素的品位g^e(t′)，其中，

4.根据权利要求1所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤3)中，堆场堆料的起始时间为0，任一时刻t对应的达到堆场的矿石所处的第m分层为

其中，t表示矿石到达堆场的任一时刻，v_m表示堆料机悬臂移动速度，L表示堆场的长度，d表示每个分层对应的单层数量，

表示大于或等于

的最小正整数；任一时刻t对应的对应的达到堆场的矿石所处的第k分段在矿山长形堆场长度方向的位置为(t×v_m)％(2L)，(t×v_m)％(2L)表示t×v_m对2L取余。

5.根据权利要求1所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤3)中，所述第k分段第m分层的矿石达到堆场的时间段为

其中，L表示堆场长度，v_m表示堆料机悬臂移动速度，堆料机堆砌一个单层的时间为

d表示每个分层对应的单层数量。

6.根据权利要求5所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤3)中，所述第k分段第m分层累计的矿石总量和各元素的品位的具体获取过程如下：第k分段第m分层的矿石到达堆场对应的时间段

对应的矿石量为

对应的元素e的品位为

将矿石量累加得到第k分段第m分层的矿石总量为

将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的品位为

7.根据权利要求1所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤1)中，一个所述单层为堆料机沿堆场的横截面方向一个往返堆砌的矿石；K个分段是指沿长形堆场的长度方向进行分段的数量。

8.根据权利要求1所述的矿石长形堆场品位模型自动构建方法，其特征在于，在步骤1)中，所述矿石长形堆场的第1个分层的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

第m分层的外表面的宽度为s(d×m+d)，高度为

d表示每个分层对应的单层数量。

9.一种采用矿石长形堆场品位模型自动构建方法的装置，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1～8任一项所述方法的步骤。

10.一种存储介质，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1～8任一项所述方法的步骤。

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