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多矿整合产能配置与区域开拓运输系统重构优化研究

高文翔  
【摘要】: 矿山建设工程设计与规划是一项集技术、经济、资源及环境为一体,综合性较强的重大工程,而以多矿山整合而成的区域整体矿山在产能配置及开拓运输系统等问题上提出了更高的要求。本文在云锡公司实施资产重组与资源整合,构建以“三大平台”为基础的区域矿山建设背景下,开展多矿整合产能配置与区域开拓运输系统重构优化等研究。研究着眼于资源开发模式的创新和促进企业的跨越式发展,在和谐、统一、高效的理念下,运用现代非线性科学理论和方法、计算机模拟等技术,系统深入的分析和探讨了区域矿山采选匹配及优化、开拓运输系统重构、运输系统虚拟仿真及水资源安全预测与优化配置等问题。具体研究内容如下: (1)应用遗传算法对选厂生产能力进行优化,建立多目标选厂生产能力遗传优化数学模型。根据遗传算法原理,结合区域矿山选厂生产能力优化的实质,即多目标、多因素同时具有连续和离散变量的组合优化,以矿山选矿能力总和为适应度,以适应度最大建立目标函数。通过优化设计变量选择,以供矿量、开拓运输系统工程布置和尾矿库库容为主要约束条件的引入,采用最佳化搜寻遗传算法软件实现遗传优化数学模型的求解。优化结果为选矿布局的调整,选矿能力结构的改善,及实现资源利用率和效益最大化提供决策依据。 (2)基于蚁群算法理论,构建区域地下矿山开拓系统的规划与优化模型。把复杂的区域矿山开拓系统优化问题转化为网络流问题,综合运用最小费用最大流,绝对中心等网络流理论对区域矿山开拓系统开展优化研究。提出基于蚁群算法的区域地下矿山开拓系统的规划模型,实现改进蚁群算法的计算机模拟,进行区域地下矿山开拓系统的蚁群算法优化。 (3)分析地下矿山开拓运输系统的特性,阐述计算机模拟的基本理论,建立矿山地下运输系统模拟模型。以离散事件系统模拟的建模方法为基础,结合时间序列随机模拟递推模型进行开拓运输系统模拟模型的总体设计,初步建立各运输子系统微观模型和区域矿山运输系统总模型。模拟模型包含功能模块和逻辑结构,并实现了运输网络特性、列车运动特征、运输信号控制、运输事故响应等要素的整合。 (4)以大型系统仿真软件Flexsim为研究平台,建立矿山运输系统仿真模型,实现区域矿山地下运输系统仿真。根据离散事件仿真理论,结合矿山地下运输系统模拟模型,以单轨、双轨运输模型单元构建各矿山子运输系统模型。进行子运输系统模型的合并得到区域运输系统的总体模型。根据模型研究在不同条件下运输系统的运行状况,评价运输系统运行效能,实现区域地下矿山运输系统决策的智能化和可视化。 (5)分析水资源系统混沌特征,在水资源安全领域中引入混沌理论,将混沌理论和神经网络相结合,建立相空间重构神经网络耦合的神经网络需水量预测模型。通过模型调试,参数误差与灵敏度分析,进行水资源预测模拟。通过对模拟值和历史统计数据的比较,以验证模型的有效性,反映个旧东区水资源承载力的特征及水资源系统状态的演化规律。


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