[发明专利]一种四要素整体优化的露天煤矿开采方法及系统

权利要求书

1.一种四要素整体优化的露天煤矿开采方法，其特征在于，包括：

获取煤田原煤储量；

根据所述原煤储量计算生产能力和最短开采寿命，从而得到地质最小境界；

根据历史最高煤价优化得到地质最大境界；

利用锥体排除算法对所述地质最小境界和地质最大境界进行处理，得到地质最优境界序列，所述地质最优境界序列中包括多个地质最优境界；

在每一个地质最优境界里对生产能力、开采顺序和开采寿命进行同时优化，得到每一个地质最优境界下的开采计划和NPV；

获取所有地质最优境界中NPV最大的境界；

将NPV最大的地质最优境界及其开采计划作为最终开采方案；

所述锥体排除算法具体包括：

置煤层序数i＝m，即取最低煤层，i有两种情况需要分别处理；

(a)如果i0，分两种情况处理：

①如果煤层i在模柱k处不存在，执行i＝i-1并判断i是否大于等于0，若是则继续分情况处理，若不是则把锥体顶点置于模柱k中心线上标高为z＝z_kb+h处，z_kb是模柱k的底面标高；

②如果煤层i在模柱k处存在，把锥体顶点置于模柱k中心线处煤层i的底板，执行计算锥体与当前境界重叠部分的煤量Q_k,i与剥离量W_k,i，当锥体煤量q_c不大于相邻境界之间的煤量增量ΔQ，把该锥体按剥采比(剥离量比煤量)从大到小的顺序存入一个“锥体数组”中，执行i＝i-1并判断i是否大于等于0，若是则继续分情况处理，若不是则把锥体顶点置于模柱k中心线上标高为z＝z_kb+h处，z_kb是模柱k的底面标高；当锥体煤量q_c大于相邻境界之间的煤量增量ΔQ，该锥体弃之不用，把锥体顶点置于模柱k中心线上标高为z＝z_kb+h处，z_kb是模柱k的底面标高；

(b)如果i＝0，把锥体顶点置于模柱k中心线处的地表，执行计算锥体与当前境界重叠部分的煤量Q_k,i与剥离量W_k,i，当锥体煤量q_c不大于相邻境界之间的煤量增量ΔQ，把该锥体按剥采比(剥离量比煤量)从大到小的顺序存入一个“锥体数组”中，执行i＝i-1并判断i是否大于等于0，若是则继续分情况处理，若不是则把锥体顶点置于模柱k中心线上标高为z＝z_kb+h处，z_kb是模柱k的底面标高；当锥体煤量q_c大于相邻境界之间的煤量增量ΔQ，该锥体弃之不用，把锥体顶点置于模柱k中心线上标高为z＝z_kb+h处，z_kb是模柱k的底面标高；

所述计算锥体与当前境界重叠部分的煤量Q_k,i与剥离量W_k,i具体包括：

如果令锥体在某个模柱K的中线交点的坐标为z_K,i(t)，该模柱在当前境界内的最低标高为z_K,l(t)，模柱的平面尺寸为a×b，模柱K位于锥体内的煤层总厚度为I_K,i，煤的容重为ρ，

则该模柱在锥体内的煤量为：

q_K,i＝I_K,i×a×b×ρ；

则所有位于该锥体内的煤量为：

剥离物的容重为σ，则该模柱在锥体内的剥离量为：

w_K,i＝[z_K,i(t)-z_K,1(t)-I_K,i]×a×b×σ；

所有位于该锥体内的剥离量为：

锥体的移动过程是：把锥体顶点沿每一模柱中心线自下而上移动，有两种移动方式：一是依次移动到模柱中心线处的煤层底板和地表；二是从模柱的底面标高算起，每次上移一个步长；

所述从模柱的底面标高算起，每次上移一个步长具体包括：

把锥体顶点置于模柱k中心线上标高为z＝zkb+h处，zkb是模柱k的底面标高；计算锥体与当前境界重叠部分的煤量与剥离量；如果锥体煤量qc不大于相邻境界之间的煤量增量ΔQ，把该锥体按剥采比从大到小的顺序存入一个“锥体数组”中，置z＝z+h，也就是将锥体沿着模柱从z的位置向上移动h高度；如果z≤zkt+h，把锥体顶点置于模柱k中心线上的标高z处；否则，该锥体弃之不用。