矿石出矿品位控制方法

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1、9 - . - 口. . . . . 矿石出矿品位控制方法 北京科技大学徐建国 提要 出矿品位波动较 大是金属矿山地 下开采中经常遇到的问题 。人工计算 排产配矿的工 作量大且 效果不理 想 。 为此 , 作者设计了一个矿石品位控制数学模型 , 并将其用到某矿的实际开 采之中 , 解决了多采场周期 出矿 的品位均衡问题 。 关键词 地下采矿出矿品位控制最优配矿 在金 属矿山地下开采日常生 产组 织中 , 常常遇到矿石 出矿品位 波动大 , 出矿 品位控 制难的问题 , 这 恰恰又 是矿山日常生 产组织 中的 中心 问题 之一 。 我们 知 道 , 原矿出矿品位 若波动过 大 , 要 么须进行坑

2、外二 次配 矿后 再入选 ; 要 么直 接 入 选 。 若进 行坑外二 次配矿就 得大大增加生 产成本 , 而且不是一 件容易做到 的事件 , 所 以很 少这样做 。 若将 不 符 合入选 .钻位要 求 的 矿石 直 接入选 , 势必要增加 选矿 生产难度和 选矿成 木 , 降 低 金属回收 率 , 华响 精 矿 质 量 , 从而 使 企业经 济效益下降 。 所以控制出 矿品位具 有 十分重要 的意义 。 1问题分析与方法构思 矿石出矿品位波动 大且难以控制的原因 很 多 , 但 最 关键的是生产作业计划 的编制以 及生 产 作业计划实施l l J不 当 。 而尘产作业计 划 的编 制又 是有

3、效控制出矿品位 的 前提条 件 。 若生 产作 业 计划本身 出矿品位就不 符合 要求 , 那 么实际 生产中出 矿品位怎 么能符合 要 求呢了这 有计划 编制 人员主观 的问题 , 也有 客观因素 。 从客观上讲 , 编 制生 产作业进度 计划时 , 需要考虑 的限 制条件很 多 , 如开 采 顺序 、 采场能 力 、 开采难 易 、 矿石贫富 、 矿 体 厚薄 、 回采率 、 贫化率 , 等等 。 而当矿区 同期出矿采场 数 目较 多 、 矿区矿石地质品位 变 化较大时 , 靠计划 人员用老 办 法排产 , 从 理论 _ L讲不可能达到最优配矿 , 即使勉强达 到 出矿品位要求 , 那 也

4、是费尽 了九牛二虎之 力 。 久而久之 , 计划 少 、 员在编 制计 划时 , 就 不愿意在配矿 方而 下大 力气了 , 往 往造成计 划本身就不符 合要 求 。 若按 照这种不合格 的 计划 出矿 , 当然 出矿品位波动就大 了 。 另一 方 面矿 山自然条件差 , 生 产环境恶 劣 , 生 产常 因自然灾害和各种事故而中断 , 矿石资源丢 失 , 生产充满着随机 性 。 加 之计 划编 制方 法 手段落后 , 难度大 , 不能及时按 照生 产 中出现 的情况调 整计划以指导 生产 。 造戍计划 以不 变应万变 , 生 产盲目进行 , 哪 里好采就在哪里作业 , 以完成产量为宗旨 , 造成

5、矿石 开采生产混乱 , 矿石出矿品位波 动 过大 。 有些 矿山企业 为 了控制出矿棍 、位而采 取 了一 些既浪费人 力物力 、 又浪 费资源的做 法 : 例 如 , 当发现溜井或 矿仓 中矿石品位高 了 , 就采上盘或下盘岩石倒入矿石中; 当贫 矿 采多了 , 发现矿石品位过 低了 , 就一 味 开 采富矿块 加以弥补 。 违反了难易兼采 、 贫富 兼采的原 则 , 造成资源丢失 , 浪费严重 。 所 以采 取 有效 、 经 济的 方法 来控制出矿 品 位 , 这是当前 我国地下 金 属矿山生产中必 须 解决 的问题 。 要 有效 、 经 济地控制 出矿品 位 , 首先要 编制 出使 出矿

6、品位波动最小 的生 产作业 进 度 计划 , 并且能根据计划执行 中 出现的问题及 徐建国 讲师 北京海淀区学院路3 0号邮编 : 1。 。 。 83 10 时调整 、 滚 动编 制 , 达到计划编 制快速 、 谁 确 、 最优的 目的 。 矿石资源是 天然 生成 的 , 矿区内矿石地 质品位 的高低 及品位分 布的不 均匀性 , 虽说 是 人们 不能 改变 的 , 但在 整个矿 一区 内合理 安 排各采 场各 个时间的 出矿量 , 进行矿石品位 高低 合理搭 配 , 使全矿出矿品位波动最小是 可能的 。 根据这个思路 , 本文 应用线性 规划 和 计算机 技 术来实 现 出矿品 . 位最 优

7、控制 。 乞(i 一p )万, /k 镇Q, 一1 , 2 , , m 。 其中 : 九一 一 采场 矿石回采率; Q - 一采场 可采矿石工 业储量 。 (5) 回采顺序 约束 : f 乞尤 , (i一。 )/ k 、 一 Q l 产计 划 期 内i采 场 不 得回采; t / 计 划 期 2出矿品位控制模型 出矿品位控制数学模型是以出矿品位 波 动最小为目标函数 , 建 立一个单目标线性规 划模型 。 2 . 1 目标函数 : , 冬 (卜户 、, 一X , m 扭Z 二 自 一 一“ 。 一 ! 叙 尤 “ 内i采场结束回 采 。 f=1 , 2 , , ”: t Z =1 , 2 ,

8、, 了 。 其中 : t 产一 计划 期 某一计划 时刻 。 (6)其他约束 条件 : 所有变量 非负 。 本数 学模型中目标函数是一个带 绝 对值 的分式函数 , 直接求 解 比较困难 , 需要进行 如下处理 : 令 其中 : Z - 一品 位波动值; p - 矿石贫化率; a 一矿石地质 品位; X一一采场 出矿量; a 。- 一标准 出矿 ,钻位; 了 -一 计划期数 ; 。 - - 一 出矿采场数目 。 2 . 2 约束条件 (1)计划任 务约束 : 乞尤 班 , 二l , 2 . ”,” 。 艺 (1一p )a: X 、 V l 二 一 a 。 乞X , 则下 , 可能为 正 , 也

9、可 能为负 。 设 D才一 D 了= 夕t 0 0 一y t 当丫 , 乡O 当丫 , O 当下 , 多O 当夕 , O 其中 : (2) X , (D 、, 其中 : (3) 不一一年计 划 出矿量 。 采场能 力约束 : =1 , 2 , , 用; t=l , 2 , D 一 采场 出矿能 力 。 出矿量约束 : 则 v , 二D 才一D厂 丫, = D广+D不 D产 , D万多0 所以 , 原数学模型简化为如下模型 , 显 T 。 然两模型是等价的 。 r n n z 二 乞( D卜g ) 艺龙 乡B , 才= 1 , 2 , , 八 s 。 t 其中 : B - 一 计 划期 最低 出

10、矿量 要求 。 (4)资源约束 : (l) 乞 (1一p , )a , 一 a 。 X, 十D于一D 广 二o , l二 l , 2 , , T 。 书1 (2)原模型 所有约 束条件 , 所有变量 非负 。 3出矿品位控制方法应用实 例 出矿 品位控制方 法在我 国鲁中冶 金矿山 公司小官庄矿得到 了实际应 用 。 小官庄矿采 用竖井开拓 , 中央对角式 通风 。 全矿分 为 东 、 西 、 南 、 北四个采区 , 采 用以无底柱分 段 崩落法 为主 、 其它方 法 为辅的采矿方 法 。 矿块垂直走向布置 , 采矿顺序由上而下逐 个 分段回采 , 每个分 段从 上盘 向下 盘 或 由上 下

11、盘向中间方 向推进 。 全矿区 同期回采的采场 可达30多 个 。 根据小 官 庄矿19 88年提供的数 据建立 数 学模型 如 下 : 乞尤 J乡 珍 、 一 i , 2 , , 30 。 (3)各采场 能 力限制 X , 蕊D , i=l , 2 , , 30: t二 l , 2 , 12 。 (4)全矿 各月最低出矿量要 求 乙x 汀 乡B , ,一l , 2 , , 1 2 。 (5)句 “石 储量 约束 3 。 1 3 . 2 目标函数 m n z 二 乞( D卜g ) 结束条件 艺 (i一。 )a 一 a 。 万 , + 刀、 一D才二o t=1 , 2 , , 1 2 。 年计划

12、任务约束 工 (1一。 、)犬广/ 及 、 镇Q : 一1 , 2 , , 30 。 (6)回采顺序限 制 : 所有 变量非负 。 模 型 中有 关参数和 约束 方程 从略 。 3 . 3 模型 计算及结果分 析 控制模型除非负约 束 外共有384个变量 、 464个约 束 方程 , 在IBM一PC微机上求解运 算通过 。 运算结果见附表 , 各月各采场计划 出矿量从略 。 从附表中看出 , 计算结果是令人满意的 , 既满足了各 种 约束要 求 , 又使出矿 品位波动 很小 , 达到了最优配矿的 目的 , 这是靠人工计 算所做 不到 的 。 计划 人 员以模型 求解结果为 、 ,、 户 才 ,

13、 1 2 了、 J. 了、 附 表各 月出矿品位表 月份 12 3 4 5 67 8 9101 1 12 出矿品位(%) 4 0 4 0 . 139 . 5 4 0 . 24 0 . ; 4 0 。4 3 9 。8 4 039 。6 404 03 3 9 。7 依据 , 结合生产实际情况 , 将理 论值作适当 的调整 , 制 定 出各 月各采场 切实可行的 出矿 量 , 进行 组织生产 , 使得小官庄矿 出矿平均 品位稳定在4 0%左右 , 取得了明显的效果 。 4结 论 (1)出矿品位控制方 法简单易行 , 特 别在微机 普及 的今天 , 几乎每个 矿 山都具有 应用 本方法的 条 件 。

14、(2)本方 法为 矿 山企业有效地控制出 矿品位提供了工 具 , 也为编制 矿山生产作业 进度计 划 的人员减轻了负担 , 特别是当生产 多变 的情况 下 , 应用本方 法能节省大量人力 和时间 , 使计划 起 到指导 生产的作用 。 (3)在矿山同期 出矿采场数目多 , 矿 区矿石品位变化大 的情况下 , 本方法做到 了 靠人工方法做不到 的全 矿最优配矿排产 , 解 决了令计划 人 员头疼 的问题 。 (4) 通 过 实际应用 , 控制方法 是可行 的 , 效果也是明显的 。 解决了长期以来矿 山 生 产中 不能很好解决 的配 矿问题 , 对于提高 矿石产品质量和企 业经 济 效益无疑是有益 的 。 当 然 , 方法 本身还 有进一步 完 善的 必 要 。