露天礦開采工藝及機電設備選擇

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露天礦開采工藝及機電設備選擇

朱宴南 趙健
（中電投蒙東能源集團有限責任公司，內蒙古通遼 028011）

【摘要】露天礦礦山開采工藝的選擇是在礦山生產工藝系統優化過程中首先遇到的決策問題。在露天礦開采工藝及設備優化選擇方面，有幾種應用較為成熟有效，是有其發展前途的方法。本文把系統模擬方法和人工智能方法用于工藝及機電設備選擇。具體闡述了露天礦開采工藝系統優化選擇模型結構和露天開采工藝與機電設備系統的優化選擇過程。

【關鍵詞】露天礦 開采工藝 機電設備 選擇

礦山開采工藝的選擇是在礦山生產工藝系統優化過程中首先遇到的決策問題。在露天礦開采工藝及設備優化選擇方面，有幾種應用較為成熟有效，是有其發展前途的方法。

1 系統模擬方法用于工藝及機電設備選擇

借助于計算機工具的系統模擬技術，是一種實用性強而行之有效的方法。就運用系統模擬方法所獲得的研究結果如何用于開采工藝及設備的優化選擇做些討論。對一個單斗電鏟采掘的工藝系統進行了系統模擬。通過系統模擬還可以得到各項生產費用與實動電鏟比的關系，隨著實動車鏟比的增加，電鏟生產費用趨于下降，而卡車生產費用趨于上升，總生產費用則有其最低值及與之相應的實動車鏟比值。從而可以選擇優化的車、鏟數量比例。對于新建或改建露天礦的設計，可以通過系統模擬方法進行分析計算與對比尋優。

2 人工智能方法用于工藝及機電設備的選擇

采礦工藝及機電設備的選擇所研究的對象是復雜的系統問題，它具有多因素和非確定性的特點，而傳統的定性分析或定量優化的方法具有較大的局限性。人工智能方法中的專家系統技術、人工神經網絡技術及遺傳算法引入采礦工藝及機電設備的優化選擇。以露天開采工藝和設備的選擇系統說明人工智能方法的應用。

根據露天礦開采的物料按其硬度或可挖掘性以及有用性可以歸納為如下三類：（1）采掘設備可直接挖掘的松軟剝離物，如表土、風化巖石等；（2）采掘設備難以直接挖掘需預先松碎的剝離巖石層，如硬巖或中硬巖層；（3）有用礦物層，如煤層等。這三類物料的開采工藝不盡相同。露天礦開采工藝的優化應按所開采的物料類別分別進行研究。在系統分析影響露天礦開采工藝選擇的主要因素的基礎上，提出了礦床露天開采工藝定量綜合評價的指標體系，并應用專家系統技術、計算機模擬技術等建立了露天開采工藝系統優化決策的模型。該優化模型通過對松軟層、巖石層和有用礦物層的開采工藝的分部優化來達到露天礦開采工藝系統總體優化的目標。

2.1 露天礦開采工藝系統優化選擇模型結構

露天開采工藝系統的優化選擇模型是應用專家系統技術、計算機模擬技術、系統分析及評價等方法建立的智能性決策模型。模型的系統組成及其相互關系，其實現過程可以歸結為如下三個階段：（1）系統準備階段：建立地質礦床模型、地質數據庫、采礦機電設備及技術數據庫、工藝性評價綜合數據庫。建立工藝類型選擇、開采機電設備選擇及主要作業參數選擇的專家知識庫和智能推理控制系統；（2）系統決策階段：進行開采工藝類型的選擇，再對主要開采工藝機電設備和主要開采技術參數等進行選擇；（3）系統評價階段：通過露天礦開采的模擬模型對工藝系統和機電設備進行技術和經濟評價，以確定最佳的開采工藝。

地質礦床模型是系統決策和評價的基礎。主要包括松軟層、巖石和礦物層的地質模型和地質數據庫，對各個開采層的結構、空間分布狀態特征，進行量和質的估算分析、地質圖件的繪制，并形成開采工藝決策所需的專用數據庫。

2.2 露天開采工藝與機電設備系統的優化選擇過程

露天礦開采工藝優化決策主要包括工藝形式的選擇、主要開采設備的選擇、主要技術參數的確定等功能。其實現過程是依據礦床工藝性綜合評價指標體系，由知識庫對礦床進行定量評價的基礎上，首先選擇出可能的開采工藝類型，然后選擇采裝、運輸、排棄環節的主要開采工藝設備和主要開采技術參數。顯然工藝性評價指標體系是整個系統的核心，工藝類型的選擇則是主體目標。

（1）露天開采工藝與機電設備系統類型的選擇。露天礦開采工藝系統類型的選擇是按決策網絡分層進行的。其分層結構及綜合評價指標體系簡要敘述如下：第一層；目標層即露天開采工藝與機電設備系統的優化選擇；第二層：分目標層即為松軟層、巖石層和有用礦物層露天開采工藝的優化；第三層：露天礦開采層工藝綜合評價的指標體系，是在分析工藝選擇的內外部主要影響因素的基礎上提出的。

（2）開采工藝設備及主要作業參數的選擇。開采工藝類型一經確定，系統就可選擇出各個環節的各種主要開采設備及其適宜的作業參數。設備的選擇是由系統調用專家知識庫、采礦機電設備數據庫等實現的。其過程是首先選擇采掘設備，然后由知識庫匹配相應的運輸設備、排棄設備、主要輔助設備，并給出各種主要設備的主要作業參數。

采礦知識庫的運行是由設備選擇知識庫控制和組織的。設備選擇時由設備知識庫向采礦知識庫調用開采物料時的有關采礦技術數據如滿斗系數、切割阻力等，進而由設備知識庫匹配規則.獲得各種可行的設備，最后由系統自動比選、排序，完成采掘設備的選擇。

最后，系統通過運行開采模擬模型，按照所選擇的主要工藝系統及設備，對設計或專項研究提供的開采方案，由計算機模型模擬其開栗過程，得出礦巖量、運輸距離、設備數量等，從而完成投資、成本估算和經濟評價，優選最佳的開采工藝設備系統。

參考文獻：

［1］賈海藥.露天煤礦機電設備運行管理的探討.露天采礦技術，2009. 8.

［2］潘鳳濤.露天煤礦用機電設備的預防性維修.內蒙古科技與經濟，2008.3.

［3］楊軍.露天礦機械設備故障與維修措施探究.山東工業技術，2014. 12.

作者簡介：朱宴南（1984—），男，蒙古族，內蒙古赤峰人，工程師，從事機電設備管理工作；趙?。?981—），男，漢族，內蒙古通遼人，工程師，從事機電設備管理工作。