CN112085617B - 一种露天矿山优选配矿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种露天矿山优选配矿方法，属于采矿技术领域。本发明提出的露天矿山优选配矿方法，包括步骤：1、参与配矿的爆堆数据的采集；2、开采单元确定；3、设立约束条件：按照需求设置出矿量和出矿品位限制。考虑采场布局及采矿计划等原因，进行出矿爆堆个数及优先出矿设置；4、求得配矿方案、输出结果。将可行的配矿方案以表格的形式列出，并按照方案的优劣进行排序。本方法是在采区现状的基础上，指定推进方向、划分开采单元，以出矿量、出矿品位和出矿优先顺序为约束，采用双因素规划求解配矿数学模型，得到合理可行的配矿方案，并按与目标函数值的偏差大小进行排序，实现配矿方案的优中选优。

Description

一种露天矿山优选配矿方法
技术领域
本发明涉及一种露天矿山优选配矿方法，属于采矿技术领域。
背景技术
目前，国内外在配矿的理论研究方面差距不大，多是利用计算机相关技术建立配矿模型，如线性规划、0-1整数规划等，避免了传统手工计算的复杂性和人为因素过多的不准确性。然而这些理论模型要在露天矿生产配矿中真正使用起来，达到指导生产的目的，还是有不少困难，如矿石质量波动较大，采场出矿部位受限、实际供矿品位达不到标准，配矿计划编制不合理等。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明旨在提供一种新的配矿方法，能够实现数学模型与现场技术人员生产经验的完美结合，避免上述干扰因素，制定合理的、实际的、优选的生产配矿方案。
实现本发明的技术方案为：
一种露天矿山优选配矿方法，包括步骤：
1、参与配矿的爆堆数据的采集。考虑到矿体的整体特征，结合地质勘探资料和探采工程数据，利用3Dmine三维建模软件建立矿体块体模型及采场现状三维模型，以便实时更新、获取爆堆数据，提供基础配矿参数。
2、开采单元确定。结合配矿计划当天的采场现状模型，考虑供矿位置的实际地形条件，划分爆区当天具备开采条件的开采单元；然后根据设备型号、产量要求及现场作业情况，确定最小开采单元(矿块)尺寸。
3、设立约束条件。按照需求设置出矿量和出矿品位限制。考虑采场布局及采矿计划等原因，进行出矿爆堆个数及优先出矿设置。最终根据这些约束条件建立双因素规划求解配矿数学模型求解。
4、求得配矿方案、输出结果。将可行的配矿方案以表格的形式列出，并按照方案的优劣进行排序。
步骤1中所述矿体块体模型为用现有技术3DMine三维矿业工程软件制作的三维模型，每个矿块单元都有各自所对应的岩性、品位、体重等信息，估值时采用距离幂次反比法，以进入参估区域的参估点数作为控制基准来控制参估半径，参估点不少于8-10个。
步骤2中所述需要划分开采单元是因为一个爆区的矿量常是日供矿量的2-3倍，甚至更大，在品位变化不大的爆区平均品位有代表意义，能表征此出矿点矿石品位，但在品位变化较大的爆区，平均品位并不能真正反映此供矿位置当天供矿的矿石品位，因此有必要将其划分为更小的配矿单元。
步骤2中所述开采单元的划分原则是一个小矿块包括若干个炮孔(不少于一个)，配矿技术人员综合考虑铲装设备型号、作业能力、炮孔间距及地质品位波动等因素，具体确定最小配矿单元尺寸。
步骤3中，建立双因素规划求解配矿数学模型并获得方程组如下：
参数：
xj：第j出矿点(电铲)计划出矿量，吨；
Aj：第j出矿点能够挖掘的最高矿石量，吨；
Qj：第j出矿点必需挖掘的最低矿石量，吨，由计划部门指定；
Qr：破碎站的破碎能力，吨/天；
Qmin：采场需保证的最低出矿量，吨/天；
gmax：入选全铁品位最高值；
gmin：入选全铁品位最低值；
kmax：入选亚铁品位最高值；
kmin：入选亚铁品位最低值；
Pj：第j出矿点的优先出矿权重；
gj：第j出矿点的全铁品位；
g：全铁理想出矿品位；
kj：第j出矿点的亚铁品位；
k：亚铁理想出矿品位。
目标函数：取配矿后的品位偏差为最小
Figure BDA0002629661050000031
约束条件：
Qj≤xj≤Aj(j＝1,2,......,n) (1)
Figure BDA0002629661050000041
Figure BDA0002629661050000042
Figure BDA0002629661050000043
Figure BDA0002629661050000044
Figure BDA0002629661050000045
Figure BDA0002629661050000046
pj＝2≥pj+1＝1 (8)
以上的是满足目标函数的约束条件，其中式(1)表示每个出矿点的采出矿量要满足出矿点最大和最小的生产能力。式(2)和(3)表示每天总的出矿量小于破碎站的破碎能力，大于采场每天需保证的最低出矿量。式(4)和(5)表示对出矿点全铁品位的约束。式(6)和(7)表示对出矿点亚铁品位的约束。式(8)表示第j出矿点的权重高于第j+1出矿点。
为了保证配矿计划的合理性，对配矿条件进行了多个约束，如出矿点选取、出矿点生产能力范围、品位范围、破碎站日最大处理能力等，最终根据这些约束条件建立数学模型求解。
执行配矿时，可指定计划天数，在考虑电铲铲装顺序、矿块矿量等因素的基础上，进行多日配矿计划编制。
本发明方法具有以下优点：
1、利用现有技术对爆堆进行微分估值，得到比较准确的结果，为配矿提供基础数据。
2、受采区现状的限制，通过划分开采单元、指定推进方向，保证生产作业可以依据地形限制作业，得到切实可行的方案。
3、配矿结果是以天为单位的，依据当前经济效益严格控制每日的矿量与出矿品位，得出生产配矿计划表，辅助生产，提高效益。
4、用正交组合法列出所有的配矿方案并依次进行计算，对计算结果进行排序，确保无方案遗漏，实现配矿方案的优中选优。
5、在本方法中引入整数比转换思想，即会将数学模型求解结果中小数点以后的数进行整数折算，保证结果都是整数，便于现场实际配矿操作。
附图说明
图1为爆区开采单元划分示意图。
图中：台阶线1；开采单元分界线2；参与配矿爆堆轮廓线3；划分的最小单元块4，可以显示单元块名称、矿量、全铁亚铁品位信息。
图2为多爆区多矿块规划求解配矿流程图。
具体实施方式
以下示例用于说明本发明，但不用来限制本发明的适用范围。
除非特别说明，本发明所采用的技术手段，为本领域常规的技术手段。
一种露天矿山优选配矿方法，包括步骤：
1、爆堆数据的采集：确定爆区范围、炮孔信息并建立炮孔数据库、根据炮孔数据修正矿体形态及产状、建立爆区三维实体、块体模型。块体尺寸划分时约束条件包括台阶高度、推进方向、采掘方向，采掘宽度，估值采用距离幂次反比法，得到每个网格的矿量及品位，从而知道爆区的可开采量及品位分布情况。
2、开采单元确定：结合配矿计划当天的采场现状模型，考虑供矿位置的实际地形条件，划分爆区当天具备开采条件的开采单元；然后根据设备型号、产量要求及现场作业情况，确定最小开采单元(矿块)尺寸，得到图1，每一个闭合线框为一个开采单元。
3、按照需求设置出矿量和出矿品位限制，设立约束条件，见示例表1，配矿天数为1天，供矿量单位为吨，供此次配矿的爆堆为-80m台阶高度1号、2号和-67m台阶高度3号爆堆，电铲规格为10m3。目标品位要求为：全铁品位27％，亚铁品位5％，根据实际可用的生产设备指定出矿爆堆个数限制，列出线性方程组(1)～(8)，满足目标函数的约束条件，首先采用正交组合方法计算有多少种配矿方法，然后采用“后退冒泡法”完成排列组合。每完成一个组合即规划求解一次，如图2。
4、求得开采的生产配矿方案，当计算结果含有小数时，会再进行一次整数比转换，例如在满足约束条件的情况下，将出矿量5868.28吨转化为按6000吨进行计算，保证计算结果均为整数，利于现场组织生产操作。最后输出结果表，对所有组合的求解结果按目标函数值大小进行排列，这样各个方案的规划求解结果优劣直观、一目了然，即表2。
表1爆区各矿块质量信息
Figure BDA0002629661050000071
表2配矿方案排列表
Figure BDA0002629661050000072

Claims (3)

1.一种露天矿山优选配矿方法，其特征在于包含以下步骤：①参与配矿爆堆数据的采集：包括根据生产数据建立爆区矿体实体及块体模型，为配矿计算时获取爆区范围、爆区矿量及品位信息提供基础数据；②开采单元确定：根据爆区大小、矿量多少、铲装设备规格划分最小开采单元；③设立约束条件：按照需求设置出矿量和出矿品位限制；考虑采场布局及采矿计划原因，进行出矿爆堆个数及优先出矿设置，建立双因素规划求解配矿数学模型；④求得配矿方案、输出结果；
步骤③中，建立双因素规划求解配矿数学模型如下：
参数：
xj：第j出矿点(电铲)计划出矿量，吨；
Aj：第j出矿点能够挖掘的最高矿石量，吨；
Qj：第j出矿点必需挖掘的最低矿石量，吨，由计划部门指定；
Qr：破碎站的破碎能力，吨/天；
Qmin：采场需保证的最低出矿量，吨/天；
gmax：入选全铁品位最高值；
gmin：入选全铁品位最低值；
kmax：入选亚铁品位最高值；
kmin：入选亚铁品位最低值；
Pj：第j出矿点的优先出矿权重；
gj：第j出矿点的全铁品位；
g：全铁理想出矿品位；
kj：第j出矿点的亚铁品位；
k：亚铁理想出矿品位
目标函数：取配矿后的品位偏差为最小
Figure FDA0003577978230000011
约束条件：
Qj≤xj≤Aj(j＝1,2,......,n)(1)
Figure FDA0003577978230000021
Figure FDA0003577978230000022
Figure FDA0003577978230000023
Figure FDA0003577978230000024
Figure FDA0003577978230000025
Figure FDA0003577978230000026
pj＝2≥pj+1＝1 (8)
以上的是满足目标函数的约束条件，其中式(1)表示每个出矿点的采出矿量要满足出矿点最大和最小的生产能力；式(2)和(3)表示每天总的出矿量小于破碎站的破碎能力，大于采场每天需保证的最低出矿量；式(4)和(5)表示对出矿点全铁品位的约束；式(6)和(7)表示对出矿点亚铁品位的约束；式(8)表示第j出矿点的权重高于第j+1出矿点；
采用正交组合方法计算有多少种配矿组合，然后采用“后退冒泡法”完成排列组合；每完成一个组合，规划求解一次，最后结果表，按求解结果目标函数值偏差从小到大即方案由优到劣进行排列。
2.根据权利要求1所述的露天矿山优选配矿方法，其特征在于，步骤②中，根据爆区矿量和铲装设备规格划分最小开采单元进行配矿。
3.根据权利要求1所述的露天矿山优选配矿方法，其特征在于，步骤③中，所述约束条件包括选取的爆堆、每个开采单元的出矿顺序、每个开采单元的矿量和平均品位、计划配矿天数、破碎站日破碎能力及一种或多种元素的品位要求。
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