朱宴南 赵健（中电投蒙东能源集团有限责任公司，内蒙古通辽 028011）



露天矿开采工艺及机电设备选择

朱宴南 赵健
（中电投蒙东能源集团有限责任公司，内蒙古通辽 028011）

【摘要】露天矿矿山开采工艺的选择是在矿山生产工艺系统优化过程中首先遇到的决策问题。在露天矿开采工艺及设备优化选择方面，有几种应用较为成熟有效，是有其发展前途的方法。本文把系统模拟方法和人工智能方法用于工艺及机电设备选择。具体阐述了露天矿开采工艺系统优化选择模型结构和露天开采工艺与机电设备系统的优化选择过程。

【关键词】露天矿 开采工艺 机电设备 选择

矿山开采工艺的选择是在矿山生产工艺系统优化过程中首先遇到的决策问题。在露天矿开采工艺及设备优化选择方面，有几种应用较为成熟有效，是有其发展前途的方法。

1 系统模拟方法用于工艺及机电设备选择

借助于计算机工具的系统模拟技术，是一种实用性强而行之有效的方法。就运用系统模拟方法所获得的研究结果如何用于开采工艺及设备的优化选择做些讨论。对一个单斗电铲采掘的工艺系统进行了系统模拟。通过系统模拟还可以得到各项生产费用与实动电铲比的关系，随着实动车铲比的增加，电铲生产费用趋于下降，而卡车生产费用趋于上升，总生产费用则有其最低值及与之相应的实动车铲比值。从而可以选择优化的车、铲数量比例。对于新建或改建露天矿的设计，可以通过系统模拟方法进行分析计算与对比寻优。

2 人工智能方法用于工艺及机电设备的选择

采矿工艺及机电设备的选择所研究的对象是复杂的系统问题，它具有多因素和非确定性的特点，而传统的定性分析或定量优化的方法具有较大的局限性。人工智能方法中的专家系统技术、人工神经网络技术及遗传算法引入采矿工艺及机电设备的优化选择。以露天开采工艺和设备的选择系统说明人工智能方法的应用。

根据露天矿开采的物料按其硬度或可挖掘性以及有用性可以归纳为如下三类：（1）采掘设备可直接挖掘的松软剥离物，如表土、风化岩石等；（2）采掘设备难以直接挖掘需预先松碎的剥离岩石层，如硬岩或中硬岩层；（3）有用矿物层，如煤层等。这三类物料的开采工艺不尽相同。露天矿开采工艺的优化应按所开采的物料类别分别进行研究。在系统分析影响露天矿开采工艺选择的主要因素的基础上，提出了矿床露天开采工艺定量综合评价的指标体系，并应用专家系统技术、计算机模拟技术等建立了露天开采工艺系统优化决策的模型。该优化模型通过对松软层、岩石层和有用矿物层的开采工艺的分部优化来达到露天矿开采工艺系统总体优化的目标。

2.1 露天矿开采工艺系统优化选择模型结构

露天开采工艺系统的优化选择模型是应用专家系统技术、计算机模拟技术、系统分析及评价等方法建立的智能性决策模型。模型的系统组成及其相互关系，其实现过程可以归结为如下三个阶段：（1）系统准备阶段：建立地质矿床模型、地质数据库、采矿机电设备及技术数据库、工艺性评价综合数据库。建立工艺类型选择、开采机电设备选择及主要作业参数选择的专家知识库和智能推理控制系统；（2）系统决策阶段：进行开采工艺类型的选择，再对主要开采工艺机电设备和主要开采技术参数等进行选择；（3）系统评价阶段：通过露天矿开采的模拟模型对工艺系统和机电设备进行技术和经济评价，以确定最佳的开采工艺。

地质矿床模型是系统决策和评价的基础。主要包括松软层、岩石和矿物层的地质模型和地质数据库，对各个开采层的结构、空间分布状态特征，进行量和质的估算分析、地质图件的绘制，并形成开采工艺决策所需的专用数据库。

2.2 露天开采工艺与机电设备系统的优化选择过程

露天矿开采工艺优化决策主要包括工艺形式的选择、主要开采设备的选择、主要技术参数的确定等功能。其实现过程是依据矿床工艺性综合评价指标体系，由知识库对矿床进行定量评价的基础上，首先选择出可能的开采工艺类型，然后选择采装、运输、排弃环节的主要开采工艺设备和主要开采技术参数。显然工艺性评价指标体系是整个系统的核心，工艺类型的选择则是主体目标。

（1）露天开采工艺与机电设备系统类型的选择。露天矿开采工艺系统类型的选择是按决策网络分层进行的。其分层结构及综合评价指标体系简要叙述如下：第一层；目标层即露天开采工艺与机电设备系统的优化选择；第二层：分目标层即为松软层、岩石层和有用矿物层露天开采工艺的优化；第三层：露天矿开采层工艺综合评价的指标体系，是在分析工艺选择的内外部主要影响因素的基础上提出的。

（2）开采工艺设备及主要作业参数的选择。开采工艺类型一经确定，系统就可选择出各个环节的各种主要开采设备及其适宜的作业参数。设备的选择是由系统调用专家知识库、采矿机电设备数据库等实现的。其过程是首先选择采掘设备，然后由知识库匹配相应的运输设备、排弃设备、主要辅助设备，并给出各种主要设备的主要作业参数。

采矿知识库的运行是由设备选择知识库控制和组织的。设备选择时由设备知识库向采矿知识库调用开采物料时的有关采矿技术数据如满斗系数、切割阻力等，进而由设备知识库匹配规则.获得各种可行的设备，最后由系统自动比选、排序，完成采掘设备的选择。

最后，系统通过运行开采模拟模型，按照所选择的主要工艺系统及设备，对设计或专项研究提供的开采方案，由计算机模型模拟其开栗过程，得出矿岩量、运输距离、设备数量等，从而完成投资、成本估算和经济评价，优选最佳的开采工艺设备系统。

参考文献：

［1］贾海药.露天煤矿机电设备运行管理的探讨.露天采矿技术，2009. 8.

［2］潘凤涛.露天煤矿用机电设备的预防性维修.内蒙古科技与经济，2008.3.

［3］杨军.露天矿机械设备故障与维修措施探究.山东工业技术，2014. 12.

作者简介：朱宴南（1984—），男，蒙古族，内蒙古赤峰人，工程师，从事机电设备管理工作；赵健（1981—），男，汉族，内蒙古通辽人，工程师，从事机电设备管理工作。