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基于差异进化算法的铲运机造型研究

秦华  
【摘要】:在无底柱分段崩落采矿法中,铲运机由于其具有出矿效率高、机动灵活、多用性等优点而被广泛采用。各个矿山在铲运机选型上都会考虑到其采矿结构参数、次崩矿量、产量和经济效益等因素,但长期以来,对铲运机选型都没有量化的计算方法,通常都是采用类比法或套用国内外矿山的实例。因此,探求铲运机选型和相关因素之间的关系是一项非常有意义的工作,它可以为决策者和矿山在铲运机选型上提供科学的依据。 本文利用离散的带边界条件约束处理的差异进化算法、对备选方案进行寻优、从而得到最优的铲运机选型。铲运机的优化选型必须考虑出矿效率,出矿成本,工程投资,设备投资等经济和技术指标,实质上是多目标的决策问题。本文针对我国主要采用无底柱分段崩落法的矿山的实际情况,进行铲运机斗容分别为2m3、3m3、4m3、5m3、6m3 5个方案的模拟开采,通过模拟开采,每个方案得到出矿总费用、出矿效率和设备投资三项经济指标数据,建立起离散差异进化算法的待优化矩阵,然后根据矿山对出矿总费用、出矿效率和设备投资等经济指标的关注程度,确定权重矩阵,最后将待优化矩阵和权重矩阵带入到离散差异进化算法仿真程序中,进行仿真运算,得出最优解,进而帮助决策者进行决策。 利用该方法,对采用无底柱分段崩落法的矿山回采设备选型进行研究,得出如下结论:当平均运距一定时,进路间距为10m,应该选择斗容为4m3的铲运机;进路间距为15m至20m,应该选择斗容为5m3的铲运机;而且,随着平均运距的增大和进路间距的增大,采用5m3斗容的铲运机的优势也越明显。 在以上研究的基础上,我们对所有开采方案和所有型号铲运机组成的集合进行优化,当运距为100m,分段高度为20m,进路间距为20m时,5m3的铲运机可以实现矿山出矿效率的最大化和出矿总费用的最小化的一个最优的平衡。这样的选择,一方面避免了大斗容铲运机所带来的矿山工程投资的增加,也符合当前采矿结构参数大型化,出矿设备大型化的发展趋势。


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