露天煤矿开采计划的整体优化方法、装置、介质和设备制造方法及图纸

本申请提供了一种露天煤矿开采计划的整体优化方法、装置、介质和设备，方法包括：利用锥体排除算法，以工作帮坡角为约束条件在境界区域内生成地质最优采场序列{C

【技术实现步骤摘要】
露天煤矿开采计划的整体优化方法、装置、介质和设备


[0001]本申请涉及露天开采
，尤其是涉及到一种露天煤矿开采计划的整体优化方法、装置、介质和设备。

技术介绍

[0002]最终境界确定后，对露天煤矿生产效益影响最大的三个要素为生产能力、开采顺序和开采寿命，即露天煤矿开采计划三要素。相关技术中，通常采用分步确定的方法来确定开采计划三要素，即先依据境界内的可采煤量来确定合理的生产能力，再确定开采寿命，最终测定满足既定生产能力的开采顺序。然而，开采计划的三要素并非相互独立的，而是相互作用的，分步设计的优化方法无法得到总净现值最大化的全局最优开采计划。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供了一种露天煤矿开采计划的整体优化方法、装置、介质和设备，实现了构建最佳开采计划的同时，求得最佳生产能力、开采顺序和开采寿命，进而了实现了三大要素的整体优化，确保构建的全局最优开采计划的精准性。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种露天煤矿开采计划的整体优化方法，包括：
[0005]利用锥体排除算法，以工作帮坡角为约束条件在境界区域内生成地质最优采场序列{C
*
}
N
，其中，地质最优采场序列中每一个以最终境界结尾的子序列，即为一个可行开采计划；
[0006]设任一可行开采计划的开采寿命为n年，第t年的采场对应于地质最优采场序列{C
*
}
N
内的采场序号为i(t)的采场C
*i(t)
，可行开采计划的地质最优采场序列的子序列为{C
*
}
N
＝{C
*i(1)
，C
*i(2)
，......，C
*i(n)
}，其中，i(n)＝最终境界N，n为正整数，t为正整数，t≤n；
[0007]设t＝1，根据预设生产能力范围[q
L
，q
U
]，判断地质最优采场序列{C
*
}
N
中，是否存在原煤量大于或等于预设生产能力范围的下限q
L
，且与预设生产能力范围的下限q
L
最为接近的目标采场；
[0008]若存在目标采场，确定采场序号为i(1)的采场C
*i(1)
，计算目标采场的采剥量和净现值NPV1，其中，采剥量包括以下至少一种：原煤开采量、岩石剥离量和四纪层剥离量；
[0009]若不存在目标采场，算法终止；
[0010]设t＝t+1，第t年的采场序号为i(t)＝i(t
‑
1)+1，其中，i(t
‑
1)为正在构建的可行开采计划在前一年末的采场在地质最优采场序列{C
*
}
N
中的采场序号；
[0011]计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
；
[0012]若原煤开采量小于预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)已到达最终境界N，即满足预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和可行开采计划的总净现值NPV，存储可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；
[0013]若原煤开采量小于预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)未到达最终境界N，即不满足预设开采计划条件，则考虑下一个采场，设采场序号 i(t)＝i(t)+1，返回至计
算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足预设开采计划条件；
[0014]若原煤开采量位于预设生产能力范围之间，即q
L
≤q
m,t
≤q
U
，且采场序号 i(t)已到达最终境界N，即满足预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和可行开采计划的总净现值NPV，存储可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；
[0015]若原煤开采量位于预设生产能力范围内，即q
L
≤q
m,t
≤q
U
，且采场序号i(t) 未到达最终境界N，即不满足预设开采计划条件，则考虑下一个采场，设采场序号i(t)＝i(t)+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足预设开采计划条件；
[0016]若原煤开采量大于预设生产能力范围的上限q
U
，算法终止；
[0017]设t＝n
‑
1，从第t年构建新的可行开采计划，其中，新的可行开采计划在第1年至第t
‑
1年与可行开采计划相同，设i(t)＝i(t)+1；
[0018]计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
；
[0019]若原煤开采量小于或等于预设生产能力范围的上限q
U
，且采场序号i(t) 已到达最终境界N，即满足预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和新的可行开采计划的总净现值NPV，存储新的可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；
[0020]若原煤开采量小于或等于预设生产能力范围的上限q
U
，且采场序号i(t) 未到达最终境界N，即不满足预设开采计划条件，设t＝t+1，返回至计算第t 年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足预设开采计划条件；
[0021]若原煤开采量大于预设生产能力范围的上限q
U
，则设t＝t
‑
1，若t大于0，则考虑下一个采场，设采场序号为i(t)＝i(t)+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足预设开采计划条件；
[0022]若原煤开采量大于预设生产能力范围的上限q
U
，且设t＝t
‑
1时，t小于或等于0，存储新的可行开采计划；
[0023]若原煤开采量小于预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)已到达最终境界N，即满足预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和新的可行开采计划的总净现值NPV，存储新的开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；
[0024]若原煤开采量小于预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)未到达最终境界N，即不满足预设开采计划条件，则考虑下一个采场，设采场序号 i(t)＝i(t)+1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿开采计划的整体优化方法，其特征在于，所述方法包括：利用锥体排除算法，以工作帮坡角为约束条件在境界区域内生成地质最优采场序列{C
*
}
N
，其中，所述地质最优采场序列中每一个以所述最终境界结尾的子序列，即为一个可行开采计划；设任一可行开采计划的所述开采寿命为n年，第t年的采场对应于地质最优采场序列{C
*
}
N
内的采场序号为i(t)的采场C
*i(t)
，所述可行开采计划的所述地质最优采场序列的子序列为{C
*
}
N
＝{C
*i(1)
，C
*i(2)
，......，C
*i(n)
}，其中，i(n)＝最终境界N，n为正整数，t为正整数，t≤n；设t＝1，根据预设生产能力范围[q
L
，q
U
]，判断所述地质最优采场序列{C
*
}
N
中，是否存在原煤量大于或等于所述预设生产能力范围的下限q
L
，且与所述预设生产能力范围的下限q
L
最为接近的目标采场；若存在所述目标采场，确定采场序号为i(1)的采场C
*i(1)
，计算所述目标采场的采剥量和净现值NPV1，其中，所述采剥量包括以下至少一种：原煤开采量、岩石剥离量和四纪层剥离量；若不存在所述目标采场，算法终止；设t＝t+1，第t年的采场序号为i(t)＝i(t
‑
1)+1，其中，i(t
‑
1)为正在构建的可行开采计划在前一年末的采场在地质最优采场序列{C
*
}
N
中的采场序号；计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
；若原煤开采量小于所述预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)已到达最终境界N，即满足预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和可行开采计划的总净现值NPV，存储可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；若原煤开采量小于所述预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)未到达所述最终境界N，即不满足所述预设开采计划条件，则考虑下一个采场，设采场序号i(t)＝i(t)+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足所述预设开采计划条件；若原煤开采量位于所述预设生产能力范围之间，即q
L
≤q
m,t
≤q
U
，且采场序号i(t)已到达所述最终境界N，即满足所述预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和可行开采计划的总净现值NPV，存储可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；若原煤开采量位于所述预设生产能力范围内，即q
L
≤q
m,t
≤q
U
，且采场序号i(t)未到达所述最终境界N，即不满足所述预设开采计划条件，则考虑下一个采场，设采场序号i(t)＝i(t)+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足所述预设开采计划条件；若原煤开采量大于所述预设生产能力范围的上限q
U
，算法终止；设t＝n
‑
1，从第t年构建新的可行开采计划，其中，新的可行开采计划在第1年至第t
‑
1年与可行开采计划相同，设i(t)＝i(t)+1；计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
；若原煤开采量小于或等于所述预设生产能力范围的上限q
U
，且采场序号i(t)已到达所述最终境界N，即满足所述预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和新的可行开采计划的总净现值NPV，存储新的可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；若原煤开采量小于或等于所述预设生产能力范围的上限q
U
，且采场序号i(t)未到达所
述最终境界N，即不满足所述预设开采计划条件，设t＝t+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足所述预设开采计划条件；若原煤开采量大于所述预设生产能力范围的上限q
U
，则设t＝t
‑
1，若t大于0，则考虑下一个采场，设采场序号为i(t)＝i(t)+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足所述预设开采计划条件；若原煤开采量大于所述预设生产能力范围的上限q
U
，且设t＝t
‑
1时，t小于或等于0，存储新的可行开采计划；若原煤开采量小于所述预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)已到达所述最终境界N，即满足所述预设开采计划条件，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和新的可行开采计划的总净现值NPV，存储新的开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；若原煤开采量小于所述预设生产能力范围的下限q
L
，且采场序号i(t)未到达所述最终境界N，即不满足所述预设开采计划条件，则考虑下一个采场，设采场序号i(t)＝i(t)+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足所述预设开采计划条件；若原煤开采量位于所述预设生产能力范围内，即q
L
≤q
m,t
≤q
U
，且采场序号i(t)已到达所述最终境界N，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和新的可行开采计划的总净现值NPV，存储新的可行开采计划和开采寿命，其中，开采寿命n＝t；若原煤开采量位于所述预设生产能力范围内，即q
L
≤q
m,t
≤q
U
，且采场序号i(t)未到达所述最终境界N，则设t＝t+1，返回至计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，直至满足所述预设开采计划条件；若原煤开采量大于所述预设生产能力范围的上限q
U
，即不满足所述预设开采计划条件，算法结束；将所述可行开采计划的总净现值与所述新的可行开采计划的总净现值进行比较；若所述可行开采计划的总净现值大于所述新的可行开采计划的总净现值，将所述可行开采计划最为最佳开采计划；若所述新的可行开采计划的总净现值大于所述可行开采计划的总净现值，将所述新的可行开采计划替换掉所述可行开采计划，即将所述新的可行开采计划作为所述最佳开采计划。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用锥体排除算法，以工作帮坡角为约束条件在境界区域内产生地质最优采场序列{C
*
}
N
的步骤，具体包括：根据所述露天煤矿的境界区域，确定多个模柱；获取每个模柱的底面标高、顶面标高和每个模柱沿竖直方向的中心线；根据所述底面标高、所述顶面标高和所述中心线，确定所述露天煤矿的所述最终境界；根据所述最终境界和所述多个模柱，在所述最终境界内，确定多个锥体；获取每个锥体的原煤量；根据所述每个锥体的原煤量和预设原煤增量，在所述多个锥体中，确定多个目标锥体；获取每个目标锥体的原煤量、剥离量和地表损毁面积；根据所述每个目标锥体的原煤量、剥离量和地表损毁面积，计算所述每个目标锥体的指标值，其中，所述指标值指的是所述锥体的剥采比加上单位采煤量的地表挖损面积的综合值；
根据所述指标值，确定多个目标采场；根据所述多个目标采场，生成所述地质最优采场序列。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量q
m,t
的步骤，具体包括：获取所述第t年的原煤量和第t
‑
1年的原煤量；第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量为q
m,t
＝Q
*m,i(t)
‑
Q
*m,i(t
‑
i)
；其中，Q
*m,i(t)
为第t年的原煤量；Q
*m,i(t
‑
i)
为第t
‑
1年的原煤量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和可行开采计划的总净现值NPV的步骤，具体包括：获取第t年的岩石量、第t
‑
1年的岩石量、第t年的四纪层量和第t
‑
1年的四纪层量；根据所述第t年的岩石量、所述第t
‑
1年的岩石量、所述第t年的四纪层量和所述第t
‑
1年的四纪层量，计算第t年的采场C
*i(t)
的岩石剥离量和四纪层剥离量；根据所述第t年的采场C
*i(t)
的原煤开采量、岩石剥离量和四纪层剥离量，计算采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
；根据最大年产量q
m
‑
max
，确定基建投资I(q
m
‑
max
)；根据采场C
*i(t)
的净现值NPV
t
和基建投资I(q
m
‑
max
)，计算可行开采计划的总净现值NPV。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第t年的岩石量、所述第t
‑
1年的岩石量、所述第t年的四纪层量和所述第t
‑
1年的四纪层量，计算第t年的采场C
*i(t)
的岩石剥离量和四纪层剥离量的步骤，具体包括：第t年的采场C
*i(t)
的岩石剥离量为v
y,t
＝V
*y,i(t)
‑
V
*y,i(t
‑
i)
；其中，V

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓薇，胥孝川，王青，王浩，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：