[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

说明书

本发明涉及一种四要素整体优化的露天煤矿开采方法及系统，该方法包括：获取煤田原煤储量；根据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；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。本发明把最终境界、生产能力、开采顺序和开采寿命四大要素同时作为决策变量，实行整体优化，得到全局最优露天煤矿开采方案。

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，特别是涉及一种四要素整体优化的露天煤矿开采方法及系统。

背景技术

半个多世纪的研究产生了许多有关露天矿开采要素的优化方法、模型和算法，一些已被国际上著名的矿业软件开发公司纳入它们的矿山设计软件系统，在生产实践中得到广泛应用，为提高露天开采的投资收益做出了重要贡献。然而，露天矿开采要素的优化至今仍是一个尚未很好解决的问题，露天开采的盈利潜力仍未在规划设计上得到有效体现。现行的规划设计理论和方法都是基于一、两个给定要素来分步设计其他要素：如根据最终境界，设计生产能力，根据生产能力编制开采顺序和开采寿命。这样的方法，由于没有考虑要素间的相互作用，即使在每一步都应用了最合适的优化模型，得到的也只能是局部最佳方案，不是全局最佳方案。

本发明方法针对大型露天煤矿，研究最终境界、生产能力、开采寿命、开采顺序四要素的时空动态和整体规划理论和模型。所谓时空动态，就是既考虑资金的时间价值对四要素的影响以及各要素之间的相互作用，体现问题在时间上的动态性；又考虑煤层的空间赋存形态对开采顺序和最终境界的位置与形态在空间的发展路径的影响，体现问题在空间上的动态关联性。所谓整体，是基于最终境界、生产能力、开采寿命、开采顺序这些要素之间的上述相互作用关系，把他们作为一个整体进行优化，不以给定其中任一要素为求解其他要素的前提，得出这些要素的整体最优解。

发明内容

本发明的目的是提供一种四要素整体优化的露天煤矿开采方法及系统，把最终境界、生产能力、开采顺序和开采寿命四大要素同时作为决策变量，实行整体优化，得到全局最优露天煤矿开采方案。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种四要素整体优化的露天煤矿开采方法，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。

可选的，所述锥体排除算法是基于煤层柱状模型和煤田地表标高模型。

可选的，所述锥体排除算法中锥体的移动过程是：把锥体顶点沿每一个所述煤层柱状模型中心线自下而上移动。

可选的，所述锥体顶点的移动方式为依次移动到所述煤层柱状模型中心线处的煤层底板和地表。

可选的，所述锥体顶点的移动方式为从所述煤层柱状模型的底面标高算起，每次上移一个步长。

可选的，根据地质最大境界、帮坡角、煤量增量和剥离量确定所述多个地质最优境界。