CN1723333B

CN1723333B - 一种确定从具有至少一个矿井的矿山开采物质方法及装置

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Publication number: CN1723333B
Application number: CN2003801053595A
Authority: CN
Inventors: 加里·艾伦·弗罗伊兰德; 迈拉卜·梅纳布德
Original assignee: BHP Billiton Innovation Pty Ltd
Current assignee: BHP Billiton Innovation Pty Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: AU2002951957A0; AU2003266821B2; NZ539420A; ZA200502771B; US7925474B2; AU2009202456B2; CL2008002468A1; CA2501844C; CA2501844A1; WO2004033854A1; AU2002951892A0; CN1723333A; BR0315239B1; AU2003266821A1; AU2002951895A0; BR0315239A; US20060265342A1; AU2002952654A0; NZ560458A; AU2009202456A1

Abstract

本发明涉及从特定位置开采资源的领域。特别地，本发明涉及与矿山位置有关的规划、设计、以及处理，相对于开采物质的努力和/或时间而言，其方式基于改进被认为有价值物质的开采。在其它情况之中，本申请还披露了一种方法和装置，其用于确定从一位置除去物质；确定从一位置除去不同相对价值的物质；确定对应于风险和/或回报基础的进度表；确定聚集的块次序，用于从一位置开采物质；确定开采废料堆的进度表；以及确定矿山设计。

Description

一种确定从具有至少一个矿井的矿山开采物质方法及装置

技术领域

本发明涉及从特定位置开采资源。具体而言，本发明涉及与矿山位置有关的规划、设计、以及处理，其方式基于提高相对于开采物质的费用和/或时间而言被认为有价值物质的开采。以一种形式，本发明涉及采矿、矿山规划以及设计，其增强了所开采物质和/或资源的混合。

背景技术

在采矿工业，一旦发现有价值的物质(矿物)，如位于地面下的矿石，则需要从地下开采该物质。

在过去，一种更加传统的方法是利用相对较大的露天开采技术，由此从矿区除去大量的废料以便矿工到达认为有价值的物质。例如，参照图1，其显示矿山101的有价值物质102位于地面103以下一定距离。在过去，大多数(废)物质104必须除去以便可以暴露并从矿山101开采该有价值物质102。在过去，这种废料是通过一系列的渐进层105除去，其面积不断减小，直到暴露出有价值物质102以便开采。这并不被认为是效率高的采矿方法，因为为了开采有价值物质102，大量的废料必须被除去、储存并在以后运回矿区101。因此需要在开采有价值物质之前减少必须除去的废料的体积。

在图1中说明的这种露天开采方法被认为是特别低效的，其中有用资源是位于所需要矿区101的矿井105的一侧。例如，图2说明这样的情况。有价值物质102位于矿井105的一侧。在这样的情况下，从区域206除去废料104并不被认为是效率高的，即其中废料并不相对靠近位于有价值物质102，而是需要从区域207除去废料104，即其中它位于靠近有价值物质102处。于是这将其他需要考虑的问题放在重要地位。例如，需要确定区域206和区域207之间的界面，以致不会除去太多的不需要的废料(区域206)。然而要考虑除去足够的废料以确保安全系数，如坍塌等等。于是这导致需要进一步考虑设计具有相对最佳设计的‘矿井’105，该涉及要考虑到相对于废料的有价值物质的位置以及其他问题，如安全系数。

该进一步考虑导致要分析矿井设计，以及一种称作‘后推’的除去废料和有价值物质的技术。该技术说明于图3。基本上，设计矿井105到这样的程度使要除去的废料104被减至最低程度，但仍然能够开采有价值物质102。该技术利用‘块’308，其表示较小体积的物质。最接近有价值物质的区域被分成多个块308。于是问题变成：确定哪些块需要除去以便能够通向有价值物质102。于是这种‘块308’的确定就产生了矿井105的设计或范围。

图3表示作为二维区域的矿山，然而，应当明了，矿山是三维区域。因此，要除去的块308是以相位以及锥体加以确定，其更准确地表示三维‘体积’，该体积将最终形成矿井105。

可以进一步考虑说明于图3的现有技术状况。应考虑除去这些块的进度表。事实上，当考虑到其他商业方面如时间/价值以及折扣资金流动时，块除去的最好次序是什么？因此需要找到块除去的相对最佳次序，其对于相对最小的努力/时间产生相对最大的价值。

在过去，相对于“无违规(violation free)”次序，人们试图通过确定哪个(些)块308应被除去来发现这种“最佳”块次序。转向图4中的说明，其显示矿井105具有有价值物质102。为了讨论起见，如果需要除去块414，那么如果我们确定下述块除去进度表则认为是“违规”：在除去块409、410、以及411之前，就开始除去块414，或块414、412、以及413。换而言之，无违规进度表应设法在块414之前除去其他块409、410、411、412、以及413。(重要的是要注意到，块编号并不一定表示块除去的优先次序)。

也可以看到，这种块进度表可以延伸到整个矿井105以便除去废料104和有价值物质102。考虑到这种无违规次序进度表，现有技术已进行尝试。图5说明一种这样的尝试。采用图4的块，这些块根据“可开采块次序”(考虑到实际开采技术和其他矿山因素，如安全等等)加以编号和排序，并由表515加以说明。然后按照净当前值(NPV)并基于经过矿山寿命NPV排序的后推设计对表515中的块进行排序(分类)516，其中考虑到在最早的时间从地下获得最有价值的块。为了说明NPV排序，再次转向图4，存在下述问题：块409、410、或411的哪一个应首先除去。从能够开采它们的角度考虑，可以除去所有三个块，但是，例如，在块409之前除去块410可能是更加经济的。除去块409、410、或411并不导致‘违规’，因而可以考虑最经济的块除去的次序。

以某种方式进行NPV排序，其并不导致违反“无违规次序”，并提供列出“可执行块次序”的表517。换而言之，现有技术导致以某种次序的块的编排，其考虑到开采它们的能力以及这样做的经济回报来确定它们的除去。

然而，以上描述和现有技术被认为忽略了在典型的矿山实施中遇到的多种关键问题。在地下的矿体通常模拟为块的三维格子。这些格子的每一个具有特性，如岩石的吨数以及包含在块中的矿石。给定矿体的三维块模型，矿山规划者确定开采进度表(块的开采次序)。实际上，开采必须满足多种约束条件。例如，壁斜度必须保持低于规定值以避免矿井壁坍塌以及从矿井除去泥土(开采速率)和矿石处理(处理速率)的速率必须不超过给定限度。通常利用块之间的优先关系考虑到这些壁斜度约束条件。除去给定块需要较早除去在其上的多个块；也就是说，除去这些多个块必须先于除去给定块。

通常，最高价值的块位于矿体底部附近，在地下深处。当挖掘这些块并出售其内的矿石时，则产生资金流。因为通过较早回收资金就可以获得利益，所以如果较早挖掘则块的价值增加，而如果以后挖掘则块的价值降低(或被折扣)。折扣(discounting)概念是净当前值(NPV)的中心概念。因此，矿山规划者寻求使矿体的净当前值最大化的开采进度表。净当前值形成最优化问题的目标函数。

计算开采进度表的NPV远非易事。在目前的方法中，每个块简单地赋予以美元为单位的值，但在许多情况下，此值可以仅是非常粗略的近似，并且进行变化。对于矿产如铜，规划者需要知道块的金属含量、在规划范围内未来的出售价格、开采/处理成本、以及某些其他因素。这本身是困难的和成问题的。

然而，对于混合产品如媒或铁矿，问题则更加困难。这是由于下述事实，单个块的价值是不知道的直到那些块已与其他块混合以形成可出售的产品。单个块可以具有足够低的质量以致在分离状态时被认为是没有价值的或废料。具有相对平均质量的块可以吸引一定的价格，如果为物质建立的价格是基于最低质量水平。因此，当开采具有相对较高质量的块时，该块将仅收到和平均质量块相同的价值，因为该价值是基于最低质量水平。由于这个原因，当与高质量块混合时，低质量块导致大量的矿石处于或高于最低质量水平，因此两种矿石块都可以出售。这种“混合”价格显著高于在分离状态时低质量和高质量块所值的价格。这使得从资源的开采可以获得更多的收益。当出自矿井的矿石块的等级相对不稳定时，对于修正出售的矿石块的等级，混合也是特别有价值。因此，块的价值是不知道的直到它是混合开采进度表的一部分。

除上述因素以外，矿山规划者面临大量的问题，成千上万的块以及多达30年的时间范围使得很难找到使矿山的总NPV最大化的开采进度表。

某些高度接近的现有方法，通过聚集块或时间间隔(周期)，被认为能以分开的方式、或依靠探试法来解决该问题。混合处理被认为是通过相对粗略的近似来进行。该现有技术假定一价值，然后设法最优化进度表。但如果假定的价值不正确，尤其是在相对较长的时间间隔内，那么该进度表不能被认为是最佳的。

其他现有方法，以某种商用软件的形式，使得可以进行后进度表混合最优化。该软件基于每个块的估计的“矿井内”价值确定开采进度表，然后基于给定的开采顺序编制混合进度表。在商业情况下这并不被认为是非常准确的，因为矿井内价值是估计值，因此可能远非反映真正形成的混合价值。此外，混合进度表本身经常由探试法确定，其可能得出远非最佳的解决办法。

Whittle Four-X分析仪(由Whittle Pty有限公司制造)试图利用爬坡探试并通过反复地更新进度表和混合来结合进度表和混合，虽然混合最优化仍局限于时间。MineMAX(由MineMax Pty有限公司制造)和ECSI Minex Maximiser(由ECS International Pty有限公司制造)具有部分结合的进度表和混合。然而，由于大小限制的问题，这些块(block)是“在地下”作为分离状态而不是作为混合物的一部分加以评估，混合最优化是在局部按时进行。

给定混合的重要性，则必须考虑这些因素作为进度表编制的必备部分。矿山模型和分析技术的准确性的提高将无疑导致增加的矿山价值，其在相对较大矿山的寿命中可导致增加数百万美元的收益。

关于现有技术，就除去物质而论，基本上基于以下假定：从试样钻探收集的数据准确反映整个矿井的均匀性。不幸地，在许多现有技术的情况下，在地下、在矿山寿命的范围内已展现的情况不同于基于最初获得的试样钻探和地质观测数据而预期要发现的情况。该差异可以表现为物质或废物的等级。

虽然从一个块到另一个块的差异可以是最低限度的、或涉及矿石等级或质量的略微变化，但当综合考虑矿山工程的大小和时间时，在实际开采的物质和当设计矿山时所预期的物质之间，其差异可表现为数百万美元。

对此的一个理由是，现有技术的矿山设计基本上完全基于这种试样、地质观测数据。因此，如果数据是错误的、或不准确，那么将发现为矿山建立的设计对于特定矿山位置不是最佳的。再者，不幸的是，这通常仅在已建立设计并实施以后才充分地认识到。在这个时候，已经是、或可以被认为是太晚了，以致无法改正或改变矿山设计。在根据并不是‘最佳’设计建立矿山时，该结果将可能浪费数百万美元的费用。

考虑到所提出的问题，更好地理解现有矿山‘设计，技术将是有帮助的。一般而言，地理观测建立用作矿山设计基础的数据。该‘设计’是必要的以确定与矿山有关的各种商业状况，以及用于建立块“进度表”；即从矿山除去块的可执行次序。

这种观测数据表现为，例如，10或20个不同试样以及潜在的矿山位置和地点的分析。基于这些数据进行多种模拟和内推以便预测矿山规划，其可以被认为是从潜在矿山的位置开采物质(矿石和/或废物)的次序。然后必须建立‘该’(一个)要实施的矿山规划。

通常，最高价值的块位于矿体底部附近，在地下深处。当挖掘这些块并出售其内的矿石时，则产生资金流。因为通过较早回收资金就可以获得利益，所以如果较早挖掘则块的价值增加，而如果以后挖掘则块的价值降低(或被折扣)。折扣概念是净当前值(NPV)的中心概念。因此，矿山规划者寻求使矿体的净当前值最大化的开采进度表。净当前值形成最优化问题的目标函数。

如以前所述，计算开采进度表的NPV远非易事。在目前的方法中，每个块简单地赋予以美元为单位的值，但在许多情况下，此值可以仅是非常粗略的近似，并且进行变化。对于矿产如铜，规划者需要知道块的金属含量、在规划范围内未来的出售价格、开采/处理成本、以及某些其他因素。这本身是困难的和成问题的。

在某些情况下，根据模拟和内推可以进行随机选择。一个实例是Louis Caccetta和Stephen P.Hill的“AN APPLICATION OFBRANCH AND CUT TO OPEN PIT MINE SCHEDULING”。副本可以在环球网站：http://rutcor.rutgers.edu/～do99/EA/SHill.doc找到。

在其他情况下，采用各种模拟的‘平均值’，并且其在计算的内推中假定固定价格，其中已采用‘平均值’作为‘该’矿山设计。

此外，许多现有技术被认为对矿山规划者在“现实”矿山情况中遇到的问题是采用相对简单的看法。例如，在现有技术中经常并没有完全考虑到块的大小、复杂性、特性、等级和其他工程约束条件、以及进行开采操作需要的时间，这导致在矿山设计中的计算问题或错误。对于矿山操作者来说，这类错误可能具有显著的财务和安全含意。

例如，关于大小，现有技术未能准确地考虑到“块”的大小。取决于总工程的规模，“块”可以是相当大，需要多个星期、数月或甚至数年来开采。如果是这种情况，在现有技术中作出的许多假定则不能对现代商业环境给出足够的准确性。

给定许多矿山设计是算术上和计算上的，根据现有技术，如果为了更大的准确性降低块的大小，结果将是：使用的最优化技术将是时间上不可行的(即，它们将需要过长的时间来完成)，或关于矿山设计方面必须作出其他假定，如开采速率、处理速率等等，其将导致矿山设计解决办法的准确性的下降。

某些商用软件的实例的确使用混合的整型程序设计引擎，然而，聚集块的方法需要进一步改进。例如，认为由ECS InternationalPty有限公司制造的产品‘ECSI Maximiser’在其后推设计中使用一种形式的整型最优化，但该最优化局限于时间，并且它的问题公式化被认为是太大以致不能在矿山寿命期间全面最优化。同样，由MineMAX Ptd有限公司制造的产品“MineMax”可用来用混合的整型程序设计引擎寻找初步的最优化块排序，然而，其聚集方法并不像在许多解决办法中需要的那样考虑到斜度。“MineMax”也局限于时间、以及并不是全面地进行最优化。因此，在有大量变量的情况下，使用者必须求助于将矿井细分成分开的部分，以及对每个部分进行分开的最优化，因此最优化并不包括整个矿井。因而需要具有包括整个空间和时间的最优化。

然而，仍然需要改善现有技术。给定开采工程，总的来说，是相对较大规模的操作，甚至现有技术的较小改进可意味着几百万美元的节省、和/或更大的生产率和/或安全性。需要改进矿山设计和/或用来设计矿山的方法。

本发明的一个目的是提供确定簇(cluster)的改进方法。

本发明的另一个目的是至少减轻现有技术的一个缺点。

本发明的另一个目的是提供块除去的改进方法、和/或改进的矿井设计和/或可执行块次序。

在此说明书中包括文献、装置、法规、或知识的任何讨论以解释本发明的范围。它不应看作是承认：在澳大利亚或其他地方、在本文的披露内容和权利要求的优先权日期或之前，任何物质形成相关技术领域的现有技术基础或普通常识的一部分。

发明内容

在一个方面，本发明提供确定从一位置除去物质的方法，该方法包括计算收益、以及按照等级约束条件确定进度表的步骤。

在另一个方面，本发明提供确定从一位置除去物质的方法，该方法包括计算收益、以及按照杂质约束条件确定进度表的步骤。

优选地，按照等级和杂质来确定进度表。

在又一个方面，本发明提供根据如本文披露的表达式1来确定进度表。

在另外的方面，本发明提供与进度表有关的收益的确定，其中考虑到整个和/或部分块(block)/丛(clump)和/或采区(panel)。

本质上，在本发明方面，本发明设法混合开采的物质以便提供可出售的物质，优选比直接从矿山开采的有价值物质具有更大的体积。换而言之，基于每个块/丛/采区的等级和杂质的知识，本发明把这类信息包括到进度表重复中。因此，根据本发明，考虑到在例如一年内的等级和杂质对进度表进行计算。这些因素也可以用于整型程序。

本发明的另一个发明方面用来提供作为整个或部分块、丛和/或采区的收益确定。此信息可用于确定进度表。

有利地，已发现，本发明提供相对地使物质体积达到最大值的能力，对于其收益可产生自开采操作。

本发明可以，例如，由矿山规划者用来设计露天矿山，但本发明不应仅限于这样的应用。

在第二发明方面，本发明提供确定从一位置除去不同相对价值的物质的系统和方法，包括：

确定要除去物质的大约体积，

将要除去的体积分成至少两块，

将相对价值赋于每个块，

改进措施包括：

根据其价值对每个块进行排序，

在表中列出每个块以及其相关的价值，而不考虑违规。

本质上，此方面用来以价值次序对块进行分级，如最高至最低。一个益处是，在给定时间内，最有价值的回报可以获自被开采的块。优选地，以上的块清单可以被重排序以减少违规。这对块除去的次序提供改进的准确性和/或实用性。

在另一个方面，本发明还提供在从一位置除去不同相对价值块中的物质时减少违规的系统和方法，该系统或方法包括：

选择块，

确定对应于所选择块的锥体，

确定起因于锥体的违规，

参照减少的违规确定锥体的新位置。

本质上，此方面用来提供相对改进的或基本上无违规次序的块开采次序。减少违规改善了开采块时的能力或困难。

在又一个发明方面，本发明还提供在从一位置除去不同相对价值块中的物质时减少违规的系统和方法，该系统或方法包括：

选择块，

确定对应于所选择块的锥体，

确定起因于锥体的违规，

参照改进的NPV确定锥体的新位置。

本质上，此第三个方面用来确定开采次序，其考虑到(至少部分地)商业计算问题，如NPV(净当前值)。此方面考虑到，在给定时间内，最有价值的回报可以获自基本上对应于块开采次序开采的块，其至少部分地按照NPV的原则加以确定。优选地，考虑到第二和第三两个方面。

在另一个方面，在从一位置除去不同相对价值块中的物质时，本发明提供在堆积中确定新锥体位置的系统和方法，该系统或方法包括：

确定多个与第一锥体位置有关的违规，

确定多个与第二锥体位置有关的违规，该第二锥体位置的违规数目少于或等于第一锥体位置，

选择该第二锥体位置作为新锥体位置。

优选地，该第二锥体位置是反复地和/或随机地加以确定。本发明的此方面用来改进无违规次序。

在第三个发明方面，本发明提供确定从一位置除去物质的方法，包括选择风险值、计算相应的回报、以及确定对应于风险和/或回报的进度表。

本质上，本发明，一种设计，其被构造成以至少部分地基于风险与回报来说明矿山位置和/或矿体的(多个)表示法。

在第四个发明方面，本发明提供为从一位置开采物质确定聚集块次序的方法和装置，该方法包括以下步骤：从原始形式的块顺序，根据空间坐标x、y、和z、以及另外的变量‘v’对块进行聚类(clustering，成簇)。

优选地，本发明进一步包括以下步骤：以相对时间有序的方式对簇进行扩展以产生后推(pushback)。

优选地，本发明进一步包括以下步骤：在扩展以找到后推以后，评估、以及将价值信息反馈到簇参数的选择。

本质上，在发明的此方面，本发明称为“模糊聚类(成簇)”，根据其空间位置和其开采时间，簇的第二标识用于后推设计簇块。这被认为是必要的，因为，如果后推形成自原始形式的块顺序，那么后推将通常是高度分段的并被认为是不可开采的。聚类的这种形式被认为可以控制形成的后推的连通性和可开采性。原始形式的块顺序是来源于丛进度表的块顺序。

本质上，在发明的另一个方面，本发明称为模糊聚类；可替换1，根据其空间位置和其开采时间的簇块。这些簇可以控制为一定大小，或具有一定的岩石吨数或矿石吨数。通过平衡空间和时间坐标的参数，可以控制这些簇的形状。形状控制的优点是产生可开采和不分段的后推。大小控制的优点是能够控制数年内的剥离比率，其中工厂可以在生产力不足的情况下进行操作。

本质上，在发明的另外方面，本发明称为模糊聚类；可替换2，从在二次聚类中标识的簇扩展倒锥体。在二次聚类中的簇是时间有序的，并且扩展以此时间次序发生，其中不允许倒锥体的交叉。有利地，这提供按照块次序后推进行开采的能力，其是很好地连接和可开采的，同时保持大部分的块顺序的NPV最优性。

本质上，在发明的又一个方面，本发明称为模糊聚类；可替换3，建立聚类的反馈循环，扩展以寻找后推，相对快速地进行评估，然后将此信息反馈到聚类参数的选择。其优点是，不同聚类参数的影响可以非常快速地检查NPV和可开采性。在构造它之前，到现在为止实际上不可能评价相对于NPV和可开采性的后推设计，而此方面的快速处理循环允许构造和评价(在可开采的情况下通过人眼)许多高质量的后推设计。

换而言之，本发明披露了簇的确定，对于聚类什么是需要考虑的问题、以及聚类的优点。此外，本发明以及其各个方面基于各种需要考虑的问题披露了聚类，如x、y、以及z坐标，和/或变量‘v’，其中‘v’表示价值，距中点的距离，可开采性，时间，矿石类型、大小，控制，以及其他特性或性能(当给定要形成和/或分析的簇的特性被认为合适时)。

在第五个发明方面，本发明提供确定矿山设计的方法和装置，该方法包括以下步骤：确定在矿山中的多个块，聚集至少部分块，利用整型程序提供块顺序，以及根据预定准则改进该顺序。

优选地，如本文所披露的，基本上按照图13，本发明提供设计矿山的方法。

本质上，在发明的此方面，本发明称为Generic Klumpking，一种矿山设计的方法，其首先利用聚集以经过空间/价值聚类来减少变量的数目以及扩展以形成丛。第二，将开采和处理约束条件包括在基于丛变量的整型程序中以最终产生最优化块顺序。第三，根据开采的空间/时间在此最优化顺序中快速循环聚类块和扩展这些簇以形成后推，相对于价值和可开采性对它们进行内推，以及需要时调节聚类参数。

换而言之，本发明提供相对一般的方法和装置，用于解决矿山规划者在后推设计中面临的问题。

在称为Generic Klumpking的发明方面，有一种矿山设计方法，其首先被认为是聚集的灵活选择以经过空间/价值聚类来减少变量的数目以及扩展以形成丛。第二，将开采和处理约束条件包括在基于丛变量的整型程序中以最终产生最优化块顺序。第三，根据开采的空间/时间在此最优化顺序中快速循环聚类块和扩展这些簇以形成后推，相对于价值和可开采性对它们进行内推，以及需要时调节聚类参数。

在第六个发明方面，本发明提供用于确定开采丛的进度表(schedule)的方法和装置，该方法包括确定对应于至少部分丛的时间、以及将时间分配给部分丛。

本方面还提供了根据相应丛确定块开采次序的方法，该方法包括以下步骤：

使用如本文所披露的确定进度表的方法，

确定丛的哪个(哪些)部分已分配在相同时间，以及将位于具有相同时间的部分中的块连接在一起。

在本申请中披露的方法、系统、以及技术可以和现有整型程序设计引擎一起使用。本披露内容的许多方面用来改善使用这类引擎和使用其他已知矿山设计技术的性能。

本质上，本方面，称为从丛次序确定块次序，将丛次序变成块次序。这实际上是去聚集。利用本文披露的技术，整型程序引擎可以用于相对较少数目的丛，因而结果现在可以转换成较大数目的较小块。

换而言之，本发明部分地涉及基于时间确定用于开采的块清单或次序。

发明的其他有关方面，包括：

发明的有关方面，称为簇的最初标识，其本质上将多个块聚集成多个集合或簇。这些簇优选更明显地标识高等级和低等级物质区域，同时保持簇的空间紧凑性。这些簇由块形成，其具有一定的x、y、z空间坐标，与另一个坐标结合，表示多个选择的值，如等级或价值。其优点是产生相对紧密地集中在高等级区域周围的倒锥体以致无需额外的剥离。

发明的另一个有关方面，称为簇的扩展和丛的形成，本质上形成相对最小的在其顶点具有簇的倒锥体并交叉这些锥体以形成丛、或块的聚集，其考虑到斜度约束条件。有利地，已发现，以灵活方式聚集较小的块可用来减少要输入混合的整型程序设计引擎的‘原子’变量的数目。在潜在的开采进度表中这些丛允许相对最大的灵活性，同时保持最小的变量数目。丛的集具有三个重要性能。首先，这些丛允许尽快通向所有目标(最小性)，以及第二，这些丛允许通向已标识矿石目标的许多可能次序(灵活性)。第三，因为使用锥体、以及由于锥体的特性，根据优选弧可行的丛的开采次序将自动考虑并适应最小斜度约束条件。因而，斜度约束条件自动加入发明的本方面。

发明的另一个有关方面，称为分开丛中的废物和矿石，本质上是基于认识到这些丛含有矿石块和废物块。许多整型程序假设价值是均匀分布在丛内。然而，这不是真实的。通常，在其基底附近丛将具有更高的价值。这是因为大多数价值是在较低的地下而靠近表面倾向于具有更多的废物块。通过将丛分成相对纯的废物和所需要的物质，对于丛的每个部分的价值均匀性假设会更加准确。

发明的又一个相关方面，称为将块聚集成丛；高级概念，本质上设法将变量数目减少到相对易处理的数量，供整型程序设计引擎的当前技术之用。有利地，这方面使得可以使用整型程序设计引擎和能够结合另外的约束条件如开采、处理、以及交易容量，以及等级约束条件。

发明的又一个相关方面，称为从丛次序确定块次序，将丛次序变成块次序。这实际上是去聚集。利用本文披露的技术，整型程序引擎可用于相对较少数目的丛，因而结果现在可以转换成较大数目的较小块。

其他方面和优选方面披露在说明书中和/或规定在所附权利要求中。

在本申请中披露的方法、系统、以及技术可以与现有整型程序设计引擎一起使用。本披露内容的许多方面用来改善使用这类引擎和使用其他已知矿山设计技术的性能。

本发明可以，例如，由矿山规划者用来为露天矿设计相对最优化的后推。有利地，发明的本方面被认为在以下方面不同于现有技术：

●本发明并不使用最通常的矿井设计算法(Lerchs-Grossmann或Floating Cone)而是使用最优“丛”定序的独特概念来开发最优块顺序，其然后用作后推设计的基础。

●就适当折扣块价值而论，设计是相对最优的。没有其他后推设计软件被认为是在后推设计步骤中正确地考虑到时间的影响(即：块价值折扣)。传统的相位设计忽略靠近表面并具有良好NPV的中等等级矿石纵槽而集中于可能深深地埋藏的更高价值的纵槽。

●本发明可适当地解决所谓的“Whittle间隙”问题，其中相邻的Lerchs-Grossmann壳层可以相隔很远，从而提供很少的暂时信息。本发明获得有关块次序的相对完整和准确的暂时信息。

●处理和开采约束条件可以明确地加入后推设计步骤。

●规划者可以快速地设计和评估具有不同拓扑结构的后推，比较是在具有高NPV但具有难以开采(例如：环)的后推形状的矿井和那些具有更加可开采的后推形状但具有较低NPV的矿井之间。更加可开采的后推形状的优点在于：在实施最小开采宽度以及在适应矿井通路(道路和护道)时，将浪费少得多的NPV。

●能够快速产生和评价多个不同簇的候选后推设计是在传统后推设计软件中未考虑到的特点，其中设计方案通常受到相当限制(例如：邻近的Whittle壳层合并成单个后推)。

●本发明的各个方面还用来改善现有整型程序设计引擎的使用，如ILOG的“cplex”。

●提供开采进度表，可以发现对于给定水平的风险其具有最大的预期NPV，

●并不产生具有预期NPV的进度表，其低于那些对于给定风险水平可能的NPV，

●能够相对快速产生和评价多个不同簇的候选后推设计。这样的特点在现有后推设计软件中未考虑到，其中设计方案通常受到相当限制(例如：邻近的Whittle壳层合并成单个后推)，

●可与最优“丛”定序的独特概念结合使用以开发最优块顺序，其然后用作后推设计的基础，

●就适当折扣块价值而论，可与相对最优的技术结合使用。传统的相位设计忽略靠近表面并具有良好NPV的中等等级矿石纵槽而集中于可能深深地埋藏的更高价值的纵槽。

在整个说明书中：

1.“集合(collection)”是用于一组对象的术语，

2.“簇(cluster)”是矿石块或其他所需要物质块的集合，其按照空间和/或其他特性是相对彼此靠近，

3.“丛(clump)”是通过首先产生基本上最小的倒锥体而形成自簇，其中通过利用描述最小斜度约束条件的弧(arc)将在簇中的所有块向上扩展，所述倒锥体从簇延伸到矿井的表面。每个簇将具有其自身的最小倒锥体。然后这些最小倒锥体相互交叉并且这些交叉形成丛。

4.“聚集”是一术语，虽然主要应用于空间上相连的块的集(在它们中没有“孔”)。例如，丛可以是聚集，或可以是“超块”，其是通过将较小的立方体或块连接在一起而构成的更大的立方体，

5.“采区(panel)”是在后推内在一层(梯段)的多个块，

6.虽然在本说明书中使用术语无违规(violation free)，但这并不表示整个次序是无违规。该次序可仍然包括违规。这些违规的数目可以减少，或至少其数目或困难不会增加，

7.虽然提及“一块”或“多块”，但应注意到这不应限于某些种类的立方体形状。块可以指任何尺寸的区域、体积、或面积，

8.论及(单个)块也可以表示多个块，以及

9.如果要除去块的第一集合，则由块的第一集合所指向的第二和/或更多相应的块的集也要在除去块的第一集合之前被除去。

附图说明

参照下文结合附图进行的优选具体实施例的描述，相关领域的技术人员可以更好地本申请的另外的披露内容、目的、优点、以及方面，其中：

图1至图5示出现有开采技术，以及

图6示意性地说明本发明的一种应用；

图7说明矿井的表示法；

图8说明本发明的一个方面；

图9说明本发明的第二个方面；

图10说明本发明的第三个方面；

图11A和图11B说明本发明的第二个具体实施例；

图12图解说明本发明的表示法并基于许多钻孔和/或观测数据；

图13示意性说明流程图，其概述根据发明的一个方面的总过程；

图14示意性说明簇的标识；

图15示意性说明在矿井设计中的锥体扩展；

图16示意性说明矿石与废料的分开；

图17说明在矿区的“模糊聚类”的一个实例，以及

图18a、18b、以及18c说明二次聚类、扩展、以及NPV评估方法。

具体实施方式

在本发明的优选具体实施例中，假设在此块模型中的所有块具有相同的体积。本发明可同样应用于块、丛、采区、和/或任何数量/体积的物质。假设产生混合产物，则其出售价格取决于满足等级和杂质的一定规格的产物的体积。

为简便起见，以二维形式描述了本发明的优选具体实施例以及其相关方面。应当明了，所披露的原则和技术可同样地应用于三维情况。

例如，参照图6，其说明本发明的混合结果。在混合时，具有相对很少、没有、或废物价值的块/丛/采区1可以与具有矿石或物质价值$x的块2混合(即混合，至少部分地)。本质上，块2，虽然它具有$x的价值，将仅达到$y的出售价格，即买主同意的出售价格。情况是这样，因为，在出售开采的物质时通常就是这样，则出售物质产生的收益通常基于买主同意为物质/块/丛付给固定价格。出售的物质必须满足一定的最低要求，并且通常并不是基于在每个块/丛/采区中含有的矿石或有价值物质的实际数量。因此，即使块2具有价值$x，但买主将仅付给同意的价格例如$y。因而，在所说明的实例中，通过出售块2，块1和2的开采将仅产生$y的收益，而块1将被认为是废物。在处置废物块1时也将承担成本。

然而，根据本发明，块1和块2以某种方式进行混合，其导致两个块各自具有可出售的收益$y。为说明起见，两个块的混合已导致两个块，其每个至少满足最小可出售收益$y。该混合的结果，在所说明的实例中，是获得两个块/丛/采区，每个具有收益值$y，因而总收益提高到2×$y。

收益的计算

本发明的具体实施例可以表示为公式。在这方面，要求解的混合的整型线性程序寻找：相对最大的NPV，作为下述的函数：(i)有助于每种产物的块的数量，适当地折扣，并考虑到出售收益和混合/处理成本，(ii)开采成本，以及(iii)在废物堆上放置物质的成本。

就本发明而言，先前的技术已为每个块/丛/采区假设一价值。在物质的混合体积中，该价值不可能在一段时间的范围内加以假设。因而，根据本发明，在矿山设计中表示需要考虑的问题的收益可以表示为：

(收益)R＝∑(A.D.F)-∑(C.D.E)-∑(W.D.(E-F))表达式1

其中：

A表示从单位体积的产物获得的收益

C是每块、丛、和/或采区的开采成本

D表示对于v_i(w)未来价值的可变折扣，其中v_i(w)表示具有标识号i的块/丛/采区的‘价值’(以今天的美元为单位)，

如果块/丛/采区被挖掘，E是1，而在其他的情况下为0，

F是被认为是矿石的块的分数，以及

W是每块/丛/采区的废物成本。

为了利用上述表达式，它可以输入线性混合的整型程序求解装置。在一个具体实施例中，现有线性混合的整型程序设计求解装置可用来求解以下形式的程序：

最大收益 ...表达式2

依据优先约束条件

生产速率约束条件

等级约束条件

杂质约束条件

要满足的约束条件是(i)弧优选约束条件，(ii)等级约束条件，对于每种产物优选基于一年，(iii)杂质约束条件，对于每种产物优选基于一年，以及(iv)生产约束条件，如开采速率约束条件、处理速率约束条件、以及交易速率约束条件。

整型程序以相对NPV最优方式选择：(i)何时挖掘和处理/混合块/丛，(ii)什么块/丛混合在一起以达到等级和杂质，以及(iii)如何分配块/丛(或部分块)以构成每种产物(或分配给废物)。

用于混合矿山的相对“最后矿井”

在本发明的另外方面，涉及确定相对最后矿井设计的问题。换而言之，确定相对较大的矿井(相对较大的未折扣价值)，其可以想像地包括将满足混合约束条件的进度表。

发明的此方面将上述表达式2应用于单个时间周期(本质上，一切事件被认为是立即发生而没有折扣)。基本上，一切事件在一个周期内发生。在这种情况下，没有生产速率约束条件，但保持其他约束条件。此外，在表达式1中D＝1。

在各个周期中考虑到块/丛/采区的分数

进一步需要考虑块/丛/采区的分数。这是因为在给定时间周期，并不总是可以开采和/或处理整个块/丛/采区。因而仅部分可以被开采和/或处理。

已有利地确定，为了考虑块/丛/采区的分数，在上述表达式中‘E’可以由变量‘G’代替，

其中：

规定的变量G表示部分块/丛/采区，并且其中0≤G≤1以及G≤E。

在第二个发明方面，本发明评价输入，如最后的矿井、块价值、斜度约束条件、开采速率和折扣因素，以及将块的开采时间排序提供为输出，其基本上使NPV达到最大并考虑矿井斜度约束条件。

图7说明矿山1的矿井5。该矿井表示要除去的大量物质。该矿井被分成(比方说)6个块。每个块由标记A、B、C、D、E、以及F加以标识。每个块的价值是参照已知准则加以确定，如：

每吨矿石的出售价格，

包含在块中的矿石吨数，

在矿井中块的垂直位置，

周围岩石的类型，

开采成本，

处理块的成本，

出售块的成本。

可以考虑这些因素以获得块的净值。

如将参照图11A更详细描述的，多个块形成锥体。该锥体(通常)是三维体积，并考虑到开采的更实际方面，如各种参数、价值、LUT、以及块模型。

根据本发明的第一个方面，这些块按照其价值加以排序并进一步相应地处理或储存(在表中)。一实例说明于图8，其中表18从最高价值块至最低价值块列出块。此方面被认为是独特的，因为现有技术首先根据开采每个块的难易来确定块的清单，而不是根据其价值(首先)确定块的清单。本方面的一个益处是，通过根据价值列出块，整个情况则给予其后进行的局部搜索。在块/锥体重新定位本发明的优选形式的相位期间，在块排序附近可以看到各个方面(这是来自“局部”方面)。因而这些方面具有近视或短视局部搜索的类型。这可以通过开始从最高至最低评估的块排序得到加强，因而给出本发明的有点‘全面的’展望。

当然，该清单可以从最低价值至最高价值，而该清单的执行可以以相反次序进行。原则是以‘价值次序’确定块的清单以致可以以显示价值的次序从矿井除去块。在商业方面，在最短时间内设法获得最高价值，因而设法最早开采最高价值块以便可以相对快速获得对开采工程投资的回报。

如从图8可以看到的，有多个违规，在图中其由向下指向的箭头表示。这些违规会发生，因为在首先除去位于其上面的块之前除去块600被认为是违规(如图7所示)。因而，在本发明的第二个方面，表18的块被排序以除去至少一个违规，并再次进一步相应地加以处理或储存(在表中)。此表示在图9和表19中。如所示表19具有3个向下指向的箭头，因而具有3个违规。

如图10和表20所说明的，本发明显示表19的清单考虑到改善的NPV被重排序，但没有增加违规的数目。再一次，重排序的清单被进一步相应地加以处理或储存(在表中)。相对于表19，在表20中NPV增加，因为在表20中500价值的块E在该表的顶部，而在表19中价值40的块D在该表的顶部。

然后本发明(优选地)继续(反复地)处理这些表以减少违规和NPV，其是根据图9和图10所说明的情况。优选地，继续进一步处理直到可以获得很少或不能获得另外的益处。在那时，块的清单被认为是完全的，导致可以称为可执行块次序的东西，并可以按照该清单除去物质。当然可以按照部分反复的块的清单除去物质，但这不可能是被认为是块的“最优”清单的东西。图10显示时间的指示，其对根据本发明作出的确定的执行顺序产生一些影响。

图11A和图11B说明本发明的第二个具体实施例，更具体地涉及实施本发明，如用于开采工业。图11A示意说明一种系统，其用于计算锥体结构和实施以上披露的第一方面。多个块(如在图4所描述的)形成锥体。该锥体(通常)是三维体积，并考虑到开采的实际情况，如各种参数、价值、LUT、以及块模型。

块模型21是基于X、Y、Z、岩石类型、金属等级、吨数(稀土/金属)加以计算。

各种参数22包括块尺寸(X、Y、Z)、块的数目(NX、NY、NZ)、回收(每块多少是可回收的)、斜度约束条件、以及成本模型参数。

价值23是基于(XYZ$)进行计算。评估每个块的方法可以和那些以上根据图7所描述的方法相同。(X Y Z $)简单描述文件格式的优选形式。块价值的计算取决于许多参数，其中一些根据上面的图6列出。输入本发明的某些信息可以是二维阵列的形式。这些阵列具有四列，即x、y、z、$。此类型阵列的每行指单个块，而用于此行项目的列分别指X坐标、Y坐标、z坐标、以及价值。

块模型、参数、以及价值用来计算弧24。给定特定块，我们必须计算那些弧将从该块析出，即，那些其他块由该块指向。必须除去多少块取决于矿井中在那个位置的矿井壁的斜度。不同岩石类型需要不同的斜度。那些更易于倒塌的岩石类型比那些并不是如此易于倒塌的岩石类型需要较低的最大斜度。开采工程师/地质学家为矿井中的每个坐标/块提供最大倾斜角。斜度约束条件可以用块间弧加以编码。基于倾斜角，可以外推顶点在所考虑的特定块的倒锥体。在所考虑的包括在此锥体内的特定块上面的任何块应直接或间接地由所考虑的特定块所指向或标识。

弧、价值、参数、以及立方体LUT被用作查找表25的输入。该查找表的输出提供称为开采的最优NPV排序26的东西。这被输入图11B并在下文对其进行详细描述。

LUT(查找表)的计算是基于价值、以及LUT(Nblocks)(1+最大(narcsout)+最大(Naresin))。作为解释，想像三维格子可以表示为三维阵列，其中格子表示要开采的包含在露天矿井中的单元。在此三维阵列内，每个单元表示块。利用以上描述的这种结构，可相对容易地确定那些块被另一个块所指向。然而，本发明的块/ 锥体再定位利用在“堆积”上的块而不直接利用块的三维坐标。因此，查找表用来在块号和其三维坐标之间进行转换。在本发明的一个具体实施例中，我们利用四个不同的查找表，其每一个表示表25的情况并且其在虚线方框25a中被强调。

首先计算块25b的价值，其次计算指向块25c的箭头，第三计算从块25d指出的箭头。

用于计算块25b价值的查找表利用一些准则，如以上参照图7所描述的准则。

用于计算指向块25c的箭头的查找表由二维阵列组成。此阵列的行数等于矿井中块的数目。列的数目等于指向任何块的弧的最大数目。此阵列每一行包括指向由那行表示的块的多个块的块号。

同样，用于计算从块25d指出的箭头的查找表由二维阵列组成。此阵列的行数等于矿井中块的数目。列的数目等于从任何块指出的弧的最大数目。此阵列的每一行包括从由那行表示的块指出的多个块的块号，以及

第四查找表25e用来使块号与其在矿井中的三维坐标发生连系。

根据本发明的第一方面对LUT进行排序，其中根据每块的价值块被排序成表，并且上文对其进行了描述。

图11B示意性说明一种用于实施上述的第二和第三方面的系统，其优选地采用来自图11A的输入。概述本发明的第二方面27。概述本发明的第二方面28。

在说明图11A和图11B时，应当注意到，开采的‘最优’NPV排序可能不是在实施领域最实用的开采次序，因而，图11B将另外系列的处理应用于图11A的输出，为了(进一步)最优化开采次序。

在说明图11B时，假设分析开始于堆积的顶部。在块29堆积高度增加1，即在堆积中的下一个项目。基于此项目确定30锥体，并确定31任何违规。在本发明进行初始确定的情况下，Nvio(违规数目)可以重新设置在块32。

在块33，确定是否有任何违规。如果没有，路径34，然后确定是否有任何更多的项目要分析35。如果它是最后的项目，那么分析结束在36。如果有更多的项目要分析，那么在37深度增加，然后在块30再一次确定下一个锥体集。如果有违规，则构造38锥体，并且这是放置在堆积39的顶部。这有点类似于最高的交换，如以上参照图9所述，然而，如以下将描述的，仍必须确定锥体的准确位置。再次确定违规40的数目。

块28(虚线)表示本发明第二个方面的具体实施例。即，进一步处理项目和有关的锥体以确定更好的NPV，但没有更多的违规。在这方面，块41为考虑中的锥体的位置确定违规数目。该锥体沿堆积42移动，其中发现可能的违规的位置下降。已发现任何位置，其中在43有一违规减少？如果已发现一位置(多个位置)路径45导致确定那些位置46，而在47确定具有最好(被认为是)位置的位置。然后将该锥体放置在位置48，并保存49该位置。然后在块29再次开始分析下一个项目。如果在43减少违规的数目方面没有任何改善，路径44返回以考虑多个可替换方法。一种可替换方法是返回到考虑在堆积中在块37的下一个项目。另一个可替换方法51是寻找各种(其他)锥体位置，其中违规的数目没有增加52，其后为那些其他位置计算相应的NPV 53。然后该锥体可以移动到具有最好考虑过的NPV的位置。作为另外的可替换方法54，可以随机选择新的锥体位置，偏向于选择具有改善NPV的位置。然后可以放置该锥体48并储存49在此位置。保存的状态49还给出目前堆积的清单。这可以在任何时候用作可执行的块次序。

虽然以上描述描述了被“移动”的各种堆积项目的分析，但这可以不一定在物理意义上发生。根据本发明的各种处理和确定可以通过参考在记录介质中的数据库、坐标或位置来进行。寻找改善的开采信息的清单或表示法作为本发明的输出。

其他问题

本发明可以在块评估中结合最优品位下限的更好估计：

最低限度品位下限的改善可以显著地影响NPV，(以及很可能最优后推设计)。因而品位下限的某些要考虑的问题应包括在后推设计中。

本发明可以结合分开的开采和处理速率；

块的定时取决于开采和处理速率。为了更准确地估计开采时间和改善NPV评估模型，适当考虑处理时间应包括在后推设计中：

沉积物如铁矿石和媒提供新的挑战，因为最终产品通常是按照块模型通过混合几个块在一起而形成。

因而块的最终体积是不知道的直到它已与其他块混合。

当设计后推、开采进度表、以及甚至最后的矿井时，不能单独考虑块价值，而是必须和矿石储量中的其他(可能空间上分开的)块一起加以考虑。

需要适当处理此方面以严格地使NPV最大化。

本发明可以考虑随机情况：

在三维块模型中指定给块的价值是单个确定性值。

实际上，准确值是不知道的并且某些块比其他块包含更大的不确定性(这种不确定性可以通过矿体的条件模拟加以估计)。

需要这类后推设计，其考虑到与矿石等级不确定性有关的风险并且目的是获得风险最小/回报最大的开采进度表。

根据第三个发明方面，构造一种设计以至少部分地基于风险与回报来说明矿山位置和/或矿体的(多个)表示法。

本发明计算NPV(已认识到其可用作‘回报’的度量)。在存在不确定性的情况下，本发明提供相对‘最优’、或至少优选的进度表的指示。“进度表”指至少包括：(i)块的进度表，(ii)采区的进度表，和/或(iii)丛的进度表以形成块顺序和最后的后推。

在计算NPV时，

令v_i，t(ω)表示随机变量，其描述在周期t具有标识号i的块/丛/采区的“价值”(以今天的元为单位)。随机性可以包括一些因素如：

●等级不确定性(与t无关)

●价格/成本不确定性

●回收不确定性

每个ω是试样“真实性(reality)”，其指在一段时间内块/丛采区的“可能值”，并具有发生的指定相对概率。现实是未来结果。在某个未来时间块的“实际”价格是不知道的直到那个特定时间。并且，块的“实际”矿石/等级是不知道的直到实际上被开采和分析。因此，在考虑到一种或多种“可能值”的情况下，实施本发明。进一步分析每种可能值。v_i，t随t的任何变化将是基本上由于价格、成本、或回收随时间的变化，不是由于折扣。

已认识到，根据本发明，因为块价值是随机变量，因而NPV也是随机变量。因此，每个块/丛/采区的NPV可以表示为表达式1，即：

NPV＝∑v_i，t(ω).D.E ...表达式1

其中：

NPV是随机块价值的总和，适当折扣的，就考虑到随机块价值、每年(或周期)折扣因素、以及在该周期挖掘和处理的块/丛/采区来说，

D表示v_i，t(ω)未来价值的可变折扣，以及

如果块/丛/采区被挖掘，E是1，而在其他的情况下为0。

计算回报

如果忽略风险，则目的在于相对最大预期NPV就是合理的，如上所述。已进一步认识到，根据本发明，预期“回报”可以按照平均块价值来表示，即av(v_i，t(ω))，因此预期的回报可以表示为表达式2：

回报(NPV)＝∑av(v_i，t(ω)).D.E ...表达式2

其中：

回报(NPV)是平均块价值的总和，适当折扣的，就考虑到随机块价值、每年(或周期)折扣因素、以及在该周期挖掘和处理的块/丛/采区来说，

av(v_i，t(ω))是平均块价值，

D表示v_i，t(ω)未来价值的可变折扣，以及

如果块/丛/采区被挖掘，E是1，而在其他的情况下为0。

为了利用以上表达式，它可以输入到线性混合整型程序求解装置。在一个具体实施例中，现有线性混合整型程序求解装置可用来求解以下形式的程序：

最大回报(NPV) ...表达式3

依据优先约束条件

生产速率约束条件

计算的相对最大回报对应于图12中的点Z。

在处理生产速率约束条件时，已认识到生产速率约束条件是随机约束条件，因为它们连接到ω。因而，根据本发明的一个方面，平均矿石含量可以用于约束条件。因此，生产速率约束条件可以表示为：

∑av(块i的矿石含量)(ω).E≤在一周期中可以处理的最大吨数，如1年 ...表达式4

控制风险

本发明的另外方面计算NPV的方差(variance)，已认识到其可以用作“风险”的度量。风险描述随机变量N PV的可能结果的变化。因此NPV的方差被认为是度量风险的一种方法。

Var(NPV)＝F+G ...表达式5

其中

F是(v_i，t(ω)的方差).D.E

G是((v_i，tv_j，t)的协方差).D.E

D表示v_i，t(ω)未来价值的可变折扣，以及

如果块/丛/采区被挖掘，E是1，而在其他的情况下为0。

var(v_i，t)和cov(v_i，tv_j，t)的值可以由来自条件模拟和价格模型的输入数据提供。

为了利用以上表达式，最好目的在于相对使预期NPV达到最大，以NPV的方差的某个上限为条件。这将在“回报/风险”平面的“效率限界”上提供一点，如由图12所示曲线所表示的。

依据基于NPV表达相对最大回报：

最大回报(NPV) ...表达式6

依据 var(NPV)≤h，h是风险值

优选约束条件

生产速率约束条件

其中h＞0是某个大于最小风险的值。

等效地，(以及对于整型程序来说方便地)，可以相对地使NPV的方差达到最小，以预期NPV的上限为条件。为了相对地简化此程序的计算，表达式6可以表示为表达式7，即：

二次混合整型程序：

最小 Var(NPV) ...表达式7

依据回报(NPV)≥c

优选约束条件

生产速率约束条件

其中c＞0是某个小于或等于相对最大预期NPV的值。并且，生产速率约束条件可以如以前一样通过使用平均值变成非随机的，如平均矿石含量。

转向图12，矿山设计者可以选择所需要的风险/回报，然后重复以上表达式以确定适当的进度表。本质上，在曲线上的每个“圆点”或点表示或可以用来建立不同的“进度表”。该风险/回报以及其相应的NPV可以用来为除去块建立进度表。在图12中，约束风险的垂直线与以上表达式6有关，而约束回报的水平线与以上表达式7有关。例如，如果选择风险为hA，那么可以求解以上表达式，导致在图12曲线上的点A。此点A给出具有相应风险和回报的第一进度表。同样，如果选择较高风险为hB，那么可以求解以上表达式，导致在图12曲线上的点B。此点A给出具有相应风险和回报的第二进度表。

以这种方式，利用本发明，使用者可以选择相对低风险/低回报、或相对高风险/高回报、以及/或相对中等风险/回报。每个风险/回报对应于曲线上的一点，如说明于图12，其本身又表示相应的进度表。图12还说明被认为风险太高的区域以及被认为实际上不能实行的区域。这在不同情况之间有所不同。从此观点看，进度表的建立可以利用已知技术和/或在由本申请者2002年10月9日提交的相应专利申请中披露的技术，即澳大利亚临时第2002951892号、第2002951957号、第2002951894号、第2002951891号、第2002951893号、第2002951896号、第2002951898号、以及第2002951895号，2002年11月14日提交的澳大利亚临时第2002952681号和第2002952654号，以及2003年3月5日提交的澳大利亚临时第2003901021号，并且其结合于本文作为参考。

Generic KlumpKing

图13示意性说明发明的一个方面的总表示法。

虽然在下面更详细地讨论总流程图的各种单元的特定方面，但提供说明于图13的流程图的概要可能是有益的。

块模型601、开采和处理参数602、以及斜度约束条件603提供为输入参数。当结合时，则提供优先弧604。对于给定块，弧将指向其他在可以除去给定块之前必须除去的块。

因为在605，块的数目通常可以非常大，所以块被聚集成较大的集并聚类。从相应的簇扩展锥体，然后在锥体的交叉处产生606丛。现在丛的数目远小于块的数目，并且丛包括斜度约束条件。在607，以根据规定准则的方式可以对这些丛编制进度表，例如，开采和处理约束条件和NPV。用丛(其数目远少于块)编制进度表很有利。正是(部分地)丛的减少的数目提供了相对程度的算术简单性和/或降低了对用来确定进度表的程序设计引擎或算法的要求。在此以后，通过去聚集，可以从丛进度表确定单个块次序的进度表。在608的抛光步骤是可选的，但确实改善块顺序的值。

按照块排序，可以设计后推609。用另外的第四坐标，可以进行二次聚类610。第四坐标可以例如是时间，但也可以是任何其他所希望的值或参数。从这里，从簇再次扩展锥体，但以与第四坐标成比例的顺序。任何已经分配给先前扩展的锥体的块并不包括在下一个锥体扩展中。从这些扩展的锥体形成611后推。可以检查后推的可开采性612。在613可以评价可开采性和NPV之间的平衡，不管根据还是不根据预定参数。如果必要的话，经过路径614可以重复该后推设计。

也可以考虑其他需要考虑的问题，如最小开采宽度615、以及确认616。对于下述可以考虑平衡：开采约束条件、下游处理约束条件和/或装堆方案，如混合和供给链确定和/或评价。

以下描述集中于发明的多个方面，其存在于以上披露的总流程图内。对图13来说，部分2和5与605有关，部分3、4以及5与606有关，部分4、6与607有关，部分7和7.3与610有关，部分7.2和7.3与611有关，部分7.3与612、613、以及614有关，以及部分7、7.1、7.2、以及7.3与609有关。

输入和预备

输入参数包括块模型601、开采和处理参数602、以及斜度约束条件603。倾斜区域(例如，物理区域或地带)包括在601中；斜度参数(例如，斜度和每个地带的走向)包括在602中。

块模型601包括信息，如块的价值(以美元计算)、块的等级(克/吨)、在块中岩石的吨数、以及在块中矿石的吨数。

开采和处理参数602是通过以容量约束为条件可以开采或处理的吨/年来表示。

斜度约束条件603包括在特定块的给定方向周围关于最大斜度的信息。

当结合时，斜度约束条件603和块模型601产生优先弧604。对于给定块，弧将从给定块指向所有其他在给定块之前必须除去的块。通过以归纳方式将它们储存可减少弧的数目，其中，例如，在二维中，块的倒锥体可以通过指向直接地集中在它上面的三个块的每个块加以描述。此原则也可以应用于三维。如果倒锥体较大，例如具有10的深度，则需要的弧数目将是100；对于每一块有一个。然而，利用“指向直接地集中在你上面的三个块”的归纳规则，整个倒锥体可以仅用三个而不是100弧加以描述。这样，需要储存的弧数目可大大地减少。因为块模型通常含有无数的块，其中每个块包括几百个弧，所以这种数据压缩被认为是显著的优点。

产生最优块排序

在块模型601中的块数目通常太大以致不能逐个地编制进度表，因而需要将块聚集成较大的集合，然后对这些较大的集编制进度表。为了以这种聚集开始，对矿石块进行聚类605(这些块通常靠近矿井的底部。在一个优选形式中，并不聚类那些具有负值的块，其被认为是废物)。在空间上(利用其x、y、z坐标)并按照其等级或价值对矿石块进行聚类。在具有空间上紧凑簇和在其内具有类似等级或价值的簇之间取得平衡。这些簇将形成聚集的微小部分的核心。

通过利用优先弧向上扩展，从每个簇形成(虚构的)的倒锥体。此倒锥体表示最小量的物质，其在可以开采整个簇之前必须被挖掘。理想地，对于每个簇，有一倒锥体。通常，这些锥体将交叉。每个这些交叉(包括仅自身交叉锥体的不重要的交叉)将形成聚集的微小部分，其称作丛。产生丛，并用606表示。

现在产生的丛的数目远少于块的最初数目。丛之间的优先弧是由各个块之间的优先弧所引起。按照这些优先弧可行的丛的开采排序将自动考虑最小斜度约束条件。可以对这些丛编制进度表以寻找基本上NPV最大的丛进度表607，其满足所有开采和处理约束条件。

因为有丛进度表607，所以这可以转变成各个块的进度表。一种方法认为所有那些在一日历年度内开始的丛为一个整体，并从最高层开始逐层进行到最低层来逐块挖掘这些丛。在本申请中披露有其他方法。产生这样的块排序以后，下一步骤可以是可选地抛光(polish)608块排序以进一步改善NPV。

在更复杂的情况下，可以越过抛光608步骤。然而，如果需要的话，可以进行抛光以改善块顺序的价值。

按照块排序平衡NPV最优/可开采后推设计

按照这样的块排序，我们可以通过后推设计609产生后推。有利地，本发明可以产生考虑到NPV最优开采进度表的后推。后推是较大部分的矿井，其中矿车和挖土机将集中于挖掘往往一段时间，如一年或多年。块排序指导我们应在何处开始以及何处结束开采。本质上，该块排序是挖掘矿井的最佳方式。然而，此块排序经常是不可行的，因为此建议的排序在空间上具有太多的分段。在发明的一个方面，聚集该块排序以致获得矿井的较大的连接部分(后推)。然后可以进行矿石块的二次聚类610。这一次，聚类是空间的(x、y、z)并具有另外的第四坐标，其表示块开采时间排序。可以增加和降低时间的第四坐标的重要性。降低该重要性可产生空间上紧凑的簇，但忽略最优开采顺序。增加第四坐标的重要性可产生空间上更为分段的簇但更紧密地采用最优开采顺序。

在已选择(以及按时间排序)簇以后，倒锥体则按时间次序向上扩展。即，最早的簇(按时间)向上扩展以形成倒锥体。接着，第二最早的簇向上扩展。任何已经分配给第一锥体的块并不包括在第二锥体以及任何其后的锥体中。同样，任何分配给第二锥体的块并不包括在任何其后的锥体中。这些扩展的锥体或部分锥体后推611。这种二次聚类、扩展、以及NPV评估是相对快速的，并且目的是使用者可以选择时间的第四坐标的重要性、进行扩展和评估、以及为可开采性检查后推612。可以在可开采性和NPV之间取得平衡613，并且如果必要的话可以重复后推设计步骤，路径614。例如，如果可开采性是太分段的，第四坐标的重要性则被降低。如果根据评估的NPV太低，第四坐标的重要性则被增加。

已选择后推设计以后，则对后推设计运行最小开采宽度程序615以确保在后推和它们本身、以及后推和矿井的边界之间保持最小开采宽度。在公开文献中的一个实例是“The effect of minimummining width on NPV”by Christopher Wharton &JeffWhittle，“Optimizing with Whittle”Conference，Perth，1997。

进一步的评估

在此最后阶段更复杂的评估方法616是可能的，其平衡开采和处理约束条件、以及另外可以考虑储存方案，如混合和供给链确定和/或评价。

簇的初始标识

已发现，在块模型中的块数目通常太大以致不能逐个地编制进度表，因而根据发明的一个有关方面，块被聚集成较大的集。然后优选地对这些较大的集编制进度表。编制进度表意味着将要挖掘的丛分配在特定的周期或多个周期。

为了从聚集开始，聚类多个矿石块。矿石块被标识为不同于废料。要除去废料以达到矿石块。矿石块可以基本上仅含有所需要质量或数量的矿石和/或与其他物质或甚至废料结合。矿石块通常靠近矿井的底部，但可以位于矿井中的任何地方。根据本发明的优选方面，认为是废物的矿石块被给予负值，而矿石块并不用负值加以聚类。设想那些具有正值的块呈现为露天矿的分级的可能目标。这种方法是围绕把那些有价值的块作为目标而建立，即那些具有正值的块。具有负值的废物块并不认为是目标，因而发明的此方面并不聚类那些目标。矿石块是在空间上(利用其x、y、z坐标)并按照其等级或价值加以聚类。优选地，限制或预定准则用于决定这些簇。例如，应用于给定块簇的空间限制是什么？相隔10米或100米的块被认为是一个簇？这些准则可以随特定矿山、设计、以及环境而变化。例如，图14示意说明矿体701。在该矿体内是多个块702、703、704、以及705。(该矿体有许多块，但为简便起见描述将仅涉及有限的数目)每个块702、703、704、以及705有其各自的x、y、z坐标。如果要形成聚集，那么块702、703、704、以及705的坐标则可以根据预定准则加以分析。如果准则仅是距离，例如，那么块702、704、以及704则比块705更靠近。因而聚集可以由块702、704、以及704形成。然而，如果，根据发明的此方面，还使用另一个准则，如等级或价值，那么块702、703、以及705可以如由线706所规定的被认为是聚集，即使块704更靠近块702和703。在具有空间上紧凑簇和在其内具有类似等级或价值的簇之间取得平衡。这些簇将形成聚集的微小部分的核心。重要的是控制空间紧凑性与等级/价值相似性。如果簇在空间上太分开，那么我们将最终从簇向上扩展的倒锥体(如将在下面所描述的)将会太宽并包括过多的剥离。如果簇在内部包括太多的等级或价值变化，那么将会冲淡价值。优选地，簇基本上明显地分别标识高等级区域和低等级区域，同时保持簇的空间紧凑性。已发现这样的簇可产生高质量聚集。

此外，在遇到相对较大矿体的情况下，该矿体可以分成相对较大数目的块。每个块可以具有基本上相同或不同的矿石等级或价值。相对较大数目的块将具有空间差异，其可以根据以上披露的内容用来规定聚集和丛。以这种方式，该矿体可以分解成分开的区域，从其可以规定和扩展各个锥体。

簇的扩展以及丛的形成

根据本发明，从每个簇可以形成倒锥体(虚构的)。锥体被称为一种向读者在视觉上解释什么发生的方式。虽然对于人眼形成锥体的块集并不像离散的锥体。在实际的具体实施例中，此步骤将由计算机在数学上加以模拟。每个锥体优选为最小的锥体，即，不过大。此锥体是示意地或数学上加以表示，但为了解释起见，考虑聚集的向上扩展的倒锥体是有益的。利用优先弧，可以向上扩展聚集的微小部分的倒锥体。大多数矿山优化软件包使用优先弧的观念。锥体优选为三维的。倒锥体表示最少量的物质，其必须在可以开采整个簇之前加以挖掘。根据发明的此方面的优选形式，每个簇具有相应的倒锥体。

通常，这些锥体将交叉从相邻聚集向上扩展的另一个锥体。根据此方面，每个交叉(包括仅自身交叉锥体的不重要的交叉)将形成聚集的微小部分，其称作“丛”。丛之间的优先弧是由各个块之间的优先弧所引起。这些优先弧对于标识丛的哪个开采排序是物理上可行以及哪个不行是重要的。开采排序必须和优先弧一致。这意味着，如果块/丛A指向块/丛B，那么块/丛B必须早于块/丛A被挖掘。

参照图15，其说明矿井801，其中有矿体802、803、以及804。在最初标识簇的阶段标识重要的“矿石目标”后，如上所述，扩展和形成丛的程序继续以产生小型矿井(丛)，其是最有效的通向这些“矿石目标”的方式。这些丛是由锥体的交叉、以及除去交叉区域后锥体的剩余物所形成的区域。根据该具体实施例，在除去任何其他区域之前必须除去交叉的区域。例如，在图15中，在805或806之前，必须挖掘814。根据以上描述，锥体805、806、以及807是从要开采的矿体进行扩展(为了说明起见)。这些锥体由优先弧808、809、810、811、812、以及813所形成。在图15中，例如，丛是指定区域814和815。当814和815已被除去时，其他丛也由倒锥体805、806、以及807所留下的东西所指定。丛区域是锥体内的区域。重叠，其是锥体的交叉，被用来允许以任何特定次序挖掘倒锥体。丛的集具有三个重要性能。首先，这些丛允许尽快通向所有目标(最小性)，以及第二这些丛允许许多可能的通向已标识矿石目标的次序(灵活性)。第三，因为使用锥体，根据优选弧可行的丛的开采排序将自动考虑并适应最小斜度约束条件。因而，斜度约束条件自动加入发明的本方面。

丛中废料和矿石的分离

在形成最初的丛以后，从丛的最低层向上进行搜索。标识最高层，在该层矿石包含在丛中；在该层以上的一切东西被认为是废物。此方案是用来将丛分成两部分：上部分包括废物，而下部分包括废物和矿石的混合物。图16说明矿井901，其中有矿体902。从该矿体，优先弧903和904规定向上扩展的锥体。根据发明的此方面，线905被标识为丛902的最高层。于是906可以指定矿石，而907可以指定废物。这种废物与矿石目的地的分开被认为便于对丛进行更准确的评估。许多技术假设在丛内的价值是均匀分布的，然而，实际上经常不是这种情况。通过将丛分成两部分，一部分基本上为纯的废物而另一部分主要为矿石，则均匀性假设更可能是准确的。根据预定准则，基于价值或等级细分的更复杂的分开也是可能的，其可以经常或根据特定矿井设计或位置加以设置。同样地，其他特性，代替或除价值和等级以外，也可以用来区别具有或在特定位置的物质区域。可以经常、以及根据特定矿山、位置和/或正进行的重复的要求或需要来选定、选择或改变这类特性。

块聚集成丛：高级概念(high-level ideas)

根据此方面，“将块聚类在一起”的特点可以看作是为了算术简单性起见，其中块的数目太大。产生的丛的数目远少于块的最初数目。这使得可以使用混合的整型优化引擎，否则使用混合的整型引擎将被认为是不可行的。例如，可以使用ILOG的Cplex。此方面可有益地应用于在未决临时专利申请第2002951892号中披露的发明，其由本申请者于2002年10月10日提交且题目为“MiningProcess and Design”，并且其结合于本文作为参考。此方面可用来减少其他方法(如披露在以上共同提出的未决申请中)的问题和计算规模。

产生的丛的数目远少于块的最初数目。这使得可以使用混合的整型优化引擎。这种引擎的优点在于丛的真正最优的(按照最大化的NPV)进度表可以在(被认为是)可行的时间内找到。并且这种最优进度表满足开采和处理约束条件。考虑到开采和处理约束条件，相对于目前可获得的商用软件，能够发现真正最优解决办法意味着显著的进步。该解决办法的质量将取决于输入到优化引擎的丛的质量。在上文已概述用来标识高质量丛的选择程序。

某些商用软件，如在本说明书的背景部分所述，确定使用混合的整型程序设计引擎，然而，聚集块的方法在方法上、或在应用上是不同的，并且我们认为是低质量的。例如，认为“ECSI Maximiser”在其后推设计中使用整型优化的形式，以及限制每个块的时间窗口，但该优化局限于时间，并且其问题公式化被认为是太大以致不能在矿山的寿命范围内全面地最优化。相反，根据本发明，通过允许在从矿山寿命开始到矿山寿命结束的任何时间对丛进行开采，则可以在矿山的整个寿命范围内进行全面优化。“MineMax”可以借助于混合的整型程序设计引擎来发现初步的最优块定序，然而认为其聚集的方法并没有如在许多情况下所需要的考虑到斜度。“MineMax”还局限于时间进行最优化，而不是全面地。使用中，有大量的变量，因而使用者必须依靠对矿井进行细分以进行分开的优化，因此优化并不是针对整个矿井。本发明综合空间和时间。

从丛排序确定块排序

因为有丛的进度表，所以需要将它转变成各个块的进度表。一种方法是考虑所有那些在第一年开始的丛，并从最高层开始逐层进行到最低层来逐块挖掘这些丛。然后继续进行到第二年，并考虑所有那些第二年开始的丛，从顶层至底层逐层挖掘所有包括在那些丛中的块。等等，直到矿山寿命的结束。

通常，某些丛可以在几年的时间进行开采。刚才描述的方法并不如对某些情况可能需要的那样准确，因为块排序假设，一旦开始，则不停地除去整个丛。另一种方法是考虑在每年内开采的部分丛。此方法在第一年开始，然后以这样的方式开采块以致在大约第一年内开采用于第一年的每个丛的适当部分。整型程序设计引擎以每周期/年分配要挖掘的每个丛的一部分。此部分也可以是零。这种丛分配到年或周期必须转变成块顺序。这可以按如下所述进行。如果丛A的一半在第一年开采、丛B的三分之一在第一年开采、以及丛的所有其他部分在第一年为零，那么表示丛A上半部分的块和表示丛B上三分之一部分的块则连接在一起。然后从最上梯段到最下梯段对块的合并进行排序并形成块顺序的起点(因为我们正处理第一年)。然后继续进行到第二年以及重复该程序，并将这些块和那些已经在顺序中的块连接起来。

在产生块排序以后，可以非必选地对块排序进行抛光以进一步改善NPV。抛光步骤类似于在共同提出的未决申请2002951892中披露的方法(以上进行了描述，并结合于本文作为参考)，但起初条件是不同的。不是最好价值到最低价值，如在该共同提出的未决申请中所披露的，在本方面，是从获自丛进度表的块进度表开始。

用于后推设计的簇的二次确定

模糊聚类；可替换1(块顺序的空间/时间聚类)

从块排序，我们必须产生后推。这是KlumpKing的最终目标-产生后推，其便于NPV最优开采进度表。后推是矿井的较大部分，其中矿车和挖土机将集中于挖掘一年或多年。块排序指导我们应在何处开始以及何处结束开采。原则上，该块排序是挖掘矿井的最佳方式。然而，它是不可行的，因为此排序在空间上具有太多的分段。因而希望聚集块排序以致获得矿井的较大的连接部分(后推)。然后可以进行矿石块的二次聚类。这一次，聚类是空间上的(x、y、z)并具有第四坐标，其用于块开采时间或排序。可以增加或降低时间的第四坐标的重要性。降低该重要性可产生空间上紧凑的簇，但倾向于忽略最优开采顺序。增加该重要性可产生空间上更为分段的簇但更紧密地采用最优开采顺序。

在选择好簇以后，则可按时间对它们进行排序。这些簇的选择是基于模糊聚类的已知算法，如JC Bezdek，RH Hathaway，MJ Sabin，WT Tucker，“Convergence Theory for Fuzzy c-means：Counterexamples and Repairs”.IEEE Trans.Systems，Man，andCybernetics 17(1987)pp 873-877。模糊聚类是聚类程序，其试图将数据点离簇中心的距离减至最小。在此发明方面，簇使用四维空间：(x、y、z、v)，其中x、y、以及z给出空间坐标或参照，而“v”是一种变量，其用于时间、价值、等级、矿石类型、时间或时间周期、或任何其他所希望因素或特性的任何一个或组合。其他要控制的因素是簇规模(按照矿体、岩体、岩石体积、$值、平均等级、等级/价值的均匀性)、以及簇形状(按照边界、球形的不规则性、以及连通性)。在一个特定具体实施例中，“v”表示矿石类型。在另一个具体实施例中，通过将“v”解释为根据其时间中点表示簇，则可以按时间对簇进行排序。

还有可替换的控制簇规模、因而后推规模的具体实施例。除了其它许多东西之外，“规模”可以指岩石吨数、矿石吨数、总价值。在此方面，提供了模糊聚类算法或方法，在操作中其用来，在如果要开始后推的情况下，通过根据属于其他簇的可能性对块进行再分配，则可以降低其相应簇的规模。

还有另一个具体实施例，其中，与模糊聚类不同，有一种“清晰的(crisp)”形式的算法或方法，尤其设计用于在开采应用中发现的特定类型的大小控制和时间排序。这种“清晰的”聚类是基于以下方法：缓慢增大簇同时连续在簇之间混合块以改善簇质量。

模糊聚类：可替换2(簇的扩展)

以上披露了聚类以后，发明的另一个有关方面是以时间有序方式扩展这些簇而不利用交叉，以产生后推。

参照图17，其示意性表示矿区(mine site)1001，其中有3部分1002、1003、以及1004的矿体。

然后按时间次序通过用于锥体1的线1005和1006向上扩展倒锥体，如图17所示。即，最早的簇(按时间)向上扩展以形成倒锥体。接着，第二最早簇通过用于锥体2的线1007和1008(虚线)、以及用于锥体3的线1009和1010(虚线)向上扩展，如图10所示。任何已经分配给第一锥体的块不包括在第二锥体。这在图17中由线1008和1005之间的区域表示。根据此发明方面该区域仍然是锥体1的一部分。再一次，在图17中，线1010和1007之间的区域仍然是锥体2的一部分，以及不是任何其后的锥体。此方法适用于任何其后的锥体。同样，任何分配给第二锥体的块不包括在任何其后的锥体中。这些扩展的锥体或部分锥体形成后推。

模糊聚类；可替换3(后推设计的反馈循环)

在此有关方面，有一种处理循环：聚类、扩展以发现后推、相对快速地评估、然后将此信息反馈到聚类参数的选择。

此二次聚类、扩展、以及NPV评估是相对快速的，目的是计算机或使用者可以反复评价结果，于是可以选择第四坐标的重要性，可以考虑和进行扩展和评估，以及也可以考虑和检查为了可开采性的后推。如果结果被认为是太分段的，第四坐标的重要性则可以被降低。如果根据评估的NPV太低，第四坐标的重要性则可以被增加。

参照图18a，其是矿区的二维薄片的平面图。在此实施例中有15个块，但块的数目可以是任何数目。在此实施例中，块已编号以对应于开采时间，其1是最早开采时间，而15是最后开采时间。在所说明的实施例中，数目表示相对最优开采排序。

根据以上披露的方面，图18b说明聚类结果的实例，其中有相对较高的捏造因素和相对较高的对时间的强调。可以看到第一号簇是分段的，其具有相对较高的NPV但认为是不可开采的。

根据以上披露的方面，图18c说明聚类结果的实例，其中，与图18b相比，有较低的对时间的强调。说明的结果是，一号簇和二号簇被相连并“完整”，以及虽然它们具有稍微较低的NPV，但这些簇被认为是可开采的。

虽然本发明连同其特定的具体实施例加以描述，但是应当明了，它可以进一步加以改进。本申请是用来包括本发明的任何变化、使用、或采用，其一般遵守本发明的原则并包括这样的与本披露内容的偏离如包括在已知或通常实践(在与本发明有关系的技术领域内)的范围内以及如可以应用于上文所陈述的基本特点。

本发明可以以多个形式加以具体实施而没有偏离本发明的基本特性的精神，应当明了，除非另有说明上述具体实施例并不是限制本发明，而应看作大致地在如在所附权利要求中规定的本发明的精神和范围内。各种改进和等效构造是包括在本发明的精神和范围以及所附权利要求之内。因而，特定具体实施例应理解为说明可以实施本发明原则的许多方式。在以下的权利要求中，装置加功能项是用来包括实施规定功能时的结构，并且不仅结构等效物而且等效结构。例如，虽然钉和螺钉可以不是结构等效物：钉使用圆柱面来将木质部件固定在一起，而螺钉使用螺旋面来将木质部件固定在一起，但在固定木质部件的场合，钉和螺钉是等效结构。

Claims

1.一种确定从具有至少一个矿井的矿山开采物质方法，所述方法包括：

(a)获取包括所述矿井的块模型的矿山数据，在所述块模型中物质被分成多个块，所述块模型表示所述矿山；

(b)利用数据处理系统，处理所述块模型的块以限定多个簇，每个簇都包含多个块，从而使得每个簇的块通过块的物质的至少一个特性以及块相对于彼此的空间位置而相关；

(c)利用数据处理系统，通过从每个簇延伸的优先弧而形成用于每个簇向上扩展的锥体；

(d)利用数据处理系统，从所述锥体的交叉点限定物质丛，所述丛包含不被优先弧经过的大量物质，从而使得丛的根据优先弧而可行的开采次序遵守矿山的物理最小斜度约束条件；

(e)利用数据处理系统，从所述限定的丛产生限定最初块顺序的数据，所述块顺序表示从所述矿山开采块的潜在次序；

(f)利用数据处理系统，确定用于从所述块顺序中开采所述块模型的每个块的时间价值；以及

(g)利用数据处理系统，基于各个确定的时间价值对所述块模型的块进行至少一次再处理以限定以时间为次序的多个改进的簇，并且通过形成以时间次序扩展的改进锥体来处理所述改进的簇，且通过改进锥体的交叉点限定物质的改进丛，所述改进丛包括不被优先弧经过的大量物质以产生改进的矿山数据，所述改进的矿山数据限定表示所述矿山的多个丛以产生变换的矿山的表示，从而使得丛的根据优先弧而可行的改进开采次序遵守矿山的物理最小斜度约束条件，并该改进开采次序考虑了开采时间。

2.根据权利要求1所述的方法，所述至少一个特性包含选自包括物质价值、物质等级、以及物质类型的组的变量。

3.根据权利要求1所述的方法，包括控制时间的影响，以便从块形成簇，所述块在空间上分段更多但是更遵循所述矿山的表示中的最佳开采进度表。

4.根据权利要求1所述的方法，包括控制时间的影响，从而从块形成簇，所述块在空间上紧凑但忽略所述矿山的表示中的最佳开采顺序。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述多个锥体按时间顺序从每个簇向上扩展时，任何已经分配给第一锥体的块都不包含在第二锥体或者任何后面的锥体中，并且任何分配给所述第二锥体的块都不包含在任何后面的锥体中，以此类推。

6.根据权利要求1所述的方法，包括通过所述改进丛而确定改进的块顺序。

7.一种从矿山中开采物质的方法，包括权利要求1至6中任一项所述的确定从矿山开采物质的步骤，以及基于所述变换后的矿山的表示而从所述矿山中开采物质的步骤。

8.一种用于确定从具有至少一个矿井的矿山开采物质的装置，该装置包括：

用于接收包括所述矿井的块模型的矿山数据的处理器，在所述块模型中物质被分成多个块，所述块模型表示所述矿山；

所述处理器还用于：

处理所述块模型的块以限定多个簇，每个簇都包含多个块，从而使得每个簇的块通过块的物质的至少一个特性以及块相对于彼此的空间位置而相关；

通过从每个簇延伸的优先弧而形成用于每个簇向上扩展的锥体；

从所述锥体的交叉点限定物质丛，所述丛包含不被优先弧经过的大量物质，从而使得丛的根据优先弧而可行的开采次序遵守矿山的物理最小斜度约束条件；

从所述限定的丛产生最初块顺序，所述块顺序表示从所述矿山开采块的潜在次序；

确定用于从所述块顺序中开采每个所述块模型的每个块的时间的价值；以及

基于所确定的相应时间价值，对所述块模型的块进行至少一次再处理以限定以时间为次序的多个改进的簇，并且通过形成以时间次序扩展的改进锥体来处理所述改进的簇，且通过改进锥体的交叉点限定物质的改进丛，所述改进丛包括不被优先弧经过的大量物质以产生改进的矿山数据，所述改进的矿山数据限定表示所述矿山的多个丛，从而使得丛的根据优先弧而可行的改进开采次序遵守矿山的物理最小斜度约束条件，并该改进开采次序考虑了开采时间。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少一个特性包含选自包括物质价值、物质等级、以及物质类型的组的变量。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述处理器被设置成控制时间的影响，以便从块形成簇，所述块在空间上分段更多但是更遵循所述矿山的表示中的最佳开采进度表。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述处理器被设置成控制时间的影响，从而从块形成簇，所述块在空间上紧凑但忽略所述矿山的表示中的最佳开采顺序。

12.根据权利要求8所述的装置，其中，当通过所述处理器使所述多个锥体按时间顺序从每个簇向上扩展时，任何已经分配给第一锥体的块都不包含在第二锥体或者任何后面的锥体中，并且任何分配给所述第二锥体的块都不包含在任何后面的锥体中，以此类推。

13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述处理器被设置成通过所述改进丛而确定改进的块顺序。