金属露天矿最终境界优化算法改进

锥体之间的重合问题是锥体排除法在露天矿最终境界优化中的一个固有缺陷.鉴于此,本文对已有锥体排除算法进行改进,在垂直方向缩小锥体扫描步长,将步长分别设置为模块高度的1倍,1/2和1/4,并根据矿体的实际赋存情况选择对应的扫描步长或者多步长组合进行分等级优化,以此提高优化精度.三个矿山的实例应用表明,在相同的技术经济参数条件下,改进后的优化算法得到的最终境界要优于原锥体排除算法,三个矿山利润值分别增加了0217亿,0417亿和2333亿元.     

多因素对露天矿最终境界设计的影响

以技术经济参数及矿体赋存条件为依据,基于锥体排除法生成利润值最大的无约束境界;根据地表构筑物在矿区的地理位置,建立境界优化范围约束线,在约束范围内优化最终境界并计算境界外矿石采用地下开采的利润值;建立矿山开采生态成本计算模型,分别计算两种优化方案的生态成本.研究结果表明:当只考虑经济因素时,如果地表构筑物的移动成本低于0.99亿元(净现值),矿山适合采用无约束境界开采;当综合考虑生态成本时,应该选择在受约束境界内开采.     

露天矿深部境界陡帮开采最终帮坡角的确定

为了确定深部开采境界最终边坡角,在系统的边坡工程地质勘查、岩体结构、水文地质调查与渗流场分析、矿区地应力场测量和矿岩物理力学特性测试的基础上,采用RFPA2D进行岩体破坏过程模拟、FLAC3D进行应力、位移分析并与刚体极限平衡分析法相结合,确定平庄西露天矿深部开采境界最终帮坡角.进行高陡边坡稳定性的系统分析研究和边坡优化设计,使西露天矿各分区的总体边坡角提高了1～6°.     

露天矿边界品位与最终境界的关系

在技术经济参数变化的情况下,主要讨论了边界品位与最终境界的关系.基于司家营露天矿生产数据,建立了盈亏平衡品位模型,并计算出不同市场价格条件下可采块段边界品位和必采块段边界品位.根据边界品位计算值,优化不同价格条件下的最终开采境界;基于某给定的边界品位,在相同的市场价格条件下进行境界优化,并比较两种方法得到的最终开采境界.结果表明,在相同的市场价格条件下,基于盈亏平衡法得到的最终境界要优于给定边界品位优化得到的最终境界.     

露天矿最终境界的经济-生态一体化优化

基于规则块体品位模型和地表模型,使用锥体排除法产生地质最优境界序列和地质最优开采体序列.建立动态排序模型,对每个境界的地质最优开采体序列进行动态排序,使用动态规划方法以净现值最大为目标函数,找出最佳开采路径作为最优开采方案.根据每一个地质最优境界的最优生产计划选出净现值最大的境界作为最优境界,该境界的最佳开采路径作为最优生产计划,实现境界与生产计划同时优化.基于生态足迹理论构建矿山生态成本模型,结合各候选境界生产计划计算矿山生态成本,并纳入到露天矿境界中,使外生成本内生化,实现矿山项目评价和设计方案的“经济-生态一体化”优化.应用表明,生态成本对最终境界及矿山投资回报有重要影响.     

白音华一号露天煤矿合理帮坡角的确定及边坡稳定性评价

 为保证白英华一号露天煤矿开采过程的边坡安全,确定了白音华煤田一号露天煤矿各帮合理帮坡角,并对其边坡稳定性进行了分析与评价。根据白音华煤田一号露天煤矿边坡各剖面分层物料的物理力学性质,应用FLAC^3D数值模拟软件计算模拟了白音华煤田一号露天煤矿各帮边坡的稳定性,确定了各帮合理帮坡角。同时,对东端帮实施内排提高帮坡角进行了研究,模拟结果表明,内排的实现提高了所压边坡的稳定性,在保证内排跟踪距离的前提下适当提高帮坡角,进而提高煤炭的回收率在露天煤矿中是可行的。     

露天煤矿最终境界优化实用算法

基于开采总利润最大的准则,设计了开采境界优化的“正锥体排除法”算法体系,包括最大境界的圈定,锥壳模板构建和锥体排除算法.该算法可以方便地处理不同方向和区域具有不同帮坡角的情况.把这一算法体系应用于建立的柱状煤层模型,根据矿山生产能力、煤矿地质条件、当前煤矿开采成本以及煤矿售价,进行优化,得出了在给定煤层赋存条件和技术经济条件下境界的最佳大小和形态,以及采剥量.为矿山生产决策者提供了设计依据,具有重要的参考价值.     

成本价格变化对露天煤矿最终境界的影响

基于经济合理剥采比准则以及地表模型和柱状煤层模型,应用CoalDesign软件系统对内蒙古某露天煤矿进行最终境界设计,得出了不同经济技术条件下的最终境界的形态.分析讨论了最终境界随成本价格变化的情况.实践表明,以当前技术经济参数为基准,原煤价格上升10%,原煤开采量增加79%,岩石剥离量增加115%,第四纪层剥离量增加6%,境界总体积增大95%,不考虑基建投资,利润值增加238%;开采成本降低10%,原煤开采量增加84%,岩石剥离量增加123%,第四纪层剥离量增加65%,境界总体积增大102%,不考虑基建投资,利润值增加245%.可以看出最终境界对成本价格的灵敏度很高,境界分析对矿山生产决策者做出正确决定有重要的参考价值.     

改进的露天境界优化几何约束模型及其应用

提出了一种改进的露天境界优化几何约束新模型(improved geometric constraint model,IGCM)。IGCM基于三维块段模型,采用图论的方法将每个块段的多边坡角开采锥抽象为节点与有向边的集合,介绍了利用集合理论对其进行优化的方法,IGCM由优化后的节点与有向边的集合构成。基于IGCM的算法已用于DIMINE数字矿山系统中,并在实际露天矿山的境界优化工程中得到应用。应用表明:IGCM能够准确模拟任意方位、高程上的边坡角变化,适应于任何复杂几何约束条件下的露天矿境界优化问题。     

坡角对坡间挡土墙稳定性影响的数值模拟分析

以205国道某坡间挡土墙为例,运用数值模拟方法,对车辆荷载作用下坡角对挡土墙稳定性的影响进行了分析.结果表明,坡角对挡土墙变形破坏具有非常敏感的影响.随着坡角的增加,挡土墙水平变形量增加,塑性区范围扩大,而且坡面滑移造成墙体附加变形.因此,坡间挡土墙的建造应充分考虑边坡坡角的影响,对路基、墙体和坡体实施有针对性的整体加固方案.     

露天煤矿顶帮边坡最危险组合滑面的确定方法

分析了露天煤矿顶帮边坡通常所采用的组合滑面的确定方法的不合理性．提出了确定最危险组合滑面位置方法。     

金属露天矿生产计划优化算法的改进

针对露天矿生产计划优化中使用锥体排除法产生地质最优开采体序列时,不考虑锥体之间重叠部分对相应锥体的平均品位影响的问题,提出了改进的锥体排除算法.该算法在锥体排除过程中,重新确定了锥体的空间搜索逻辑,同时重新计算锥体数组中受品位最低锥体影响的各锥体的平均品位并重新排序.把新算法产生的地质最优开采体序列作为状态变量建立动态排序模型,对所有可行的路径进行评价,得出NPV最大的路径作为最优开采方案.实例应用表明,在相同技术经济条件下,改进后的优化算法无论是生产能力稳定性还是最终净现值都明显优于原算法,其中NPV提高了105%.     

灵泉露天煤矿提高顶帮边坡废止角的可行性研究

本文通过灵泉露天煤矿顶帮边坡稳定性分析和经济效益分析、对提高该矿顶帮边坡废止角的可行性进行了研究。     

海州露天煤矿非工作帮边坡稳定性分析

本文对海州露天矿深部技改设计所设计的非工作帮最终边坡进行了稳定性分析。通过对稳定计算结果的分析研究，划分出该边坡的三个潜在不稳定区，并就各潜在不稳定区对露天生产的影响及其各区潜在不稳定的诱发因素进行了分析，进而提出了非工作帮边坡滑坡防治的具体措施     

深基坑土钉支护的参数优化设计

为了降低土钉墙的工程造价并保证安全,建立了土钉墙参数优化设计模型,对土钉道数、土钉直径、土钉长度、土钉水平间距、土钉竖向间距和土钉倾角等参数进行优化设计·对于土钉墙参数这样复杂的优化设计问题,传统的方法很容易陷入局部最优解,而遗传算法(GA)是一种全局优化方法,但在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡和迭代过程缓慢等缺点·为此提出进退搜索算法与遗传算法结合,并提出改进措施而构成改进混合遗传算法(IHGA)·工程实例的结果表明这种IHGA的优化设计结果不仅保证了深基坑的稳定性,而且使其工程材料成本大大降低·     

悬挂式深基坑地下连续墙支护数值模拟及工程优化

现场监测难以预测基坑和围护结构后期变形规律,为提前预判并规避基坑破坏风险,采用数值模拟方法预测基坑变形及围护结构工作状态。依托南京市和燕路过江通道八卦洲明挖段实际工程,针对悬挂式地下连续墙深基坑支护方式,动态模拟基坑开挖,研究地连墙墙体深层水平位移和墙体弯矩变化规律,对比监测数据验证模拟合理性。改变悬挂式地下连续墙厚度及埋深,发现地连墙厚度增大可减小深层水平位移,但对抗弯性能要求较大;增大墙体埋深可减小水平位移和墙体弯矩,但超过一定深度影响减小,通过寻求墙体厚度及埋深合理值,优化施工方案。