Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimization of underground mine access layout and production scheduling

Hou Jie, Li Guoqing, Hu Nailian

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2020

|

T. 36, z. 2

87--108

EN

Optimization in mine planning could improve the economic benefit for mining companies. The main optimization contents in an underground mine includes stope layout, access layout and production scheduling. It is common to optimize each part sequentially, where optimal results from one phase are treated as the input for the next phase. The production schedule is based on the mining design. Access layout plays an important role in determining the connection relationships between stopes. This paper proposes a shortest-path search algorithm to design a network that automatically connects each stope. Access layout optimization is treated as a network flow problem. Stopes are viewed as nodes, and the roads between the stopes are regarded as edges. Moreover, the decline location influences the ore transport paths and haul distances. Tree diagrams of the ore transportation path are analyzed when each stope location is treated as an alternative decline location. The optimal decline location is chosen by an enumeration method. Then, Integer Programming (IP) is used to optimize the production scheduling process and maximize the Net Present Value (NPV). The extension sequence of access excavation and stope extraction is taken into account in the optimization model to balance access development and stope mining. These optimization models are validated in an application involving a hypothetical gold deposit, and the results demonstrate that the new approach can provide a more realistic solution compared with those of traditional approaches.

PL

Optymalizacja w planowaniu kopalni może poprawić korzyści gospodarcze dla przedsiębiorstw górniczych. Główna część optymalizacji w kopalni podziemnej obejmuje układ wyrobisk eksploatacyjnych, schemat udostepnienia i harmonogram wydobycia. Zazwyczaj każdy etap optymalizowany jest sekwencyjnie, gdzie optymalne wyniki z jednej fazy są traktowane jako dane wejściowe do następnej fazy. Harmonogram produkcji opiera się na projekcie górniczym. Struktura udostępnienia odgrywa ważną rolę w określaniu połączeń pomiędzy przodkami eksploatacyjnymi. Ten artykuł proponuje algorytm wyszukiwania najkrótszej ścieżki, aby zaprojektować sieć, która automatycznie łączy każdy przodek. Optymalizacja struktury udostępnienia jest traktowana jako problem przepływu w sieci. Przodki są traktowane jako węzły, a drogi pomiędzy nimi jako krawędzie. Ponadto lokalizacja upadowej udostępniającej wpływa na drogi transportu rudy i odległości odstawy. Analiza ścieżek drzew zdarzeń odbywa się przy założeniu alternatywnych lokalizacji upadowych. Optymalna lokalizacja upadowej jest wybierana metodą wyliczania. Następnie, za pomocą programowania zintegrowanego (Integer Programming – IP) optymalizuje się proces planowania produkcji i maksymalizacji wartości bieżącej netto (NPV).Rozwinięty układ wyrobisk udostępniających i eksploatacyjnych jest uwzględniany w modelu optymalizacji do zbilansowania udostępnienia i eksploatacji złoża. Te modele optymalizacji są walidowane w aplikacji uwzględniającej hipotetyczne złoże rud złota, której wyniki pokazują, że nowe podejście może dostarczyć bardziej realistyczne rozwiązanie w porównaniu z tradycyjnymi metodami.

2

Simultaneous integrated optimization for underground mine planning: application and risk analysis of geological uncertainty in a gold deposit

Hou Jie, Li Guoqing, Hu Nailian, Wang Hao

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2019

|

T. 35, z. 2

153--174

EN

The main optimized objects in underground mines include: stope layout, access layout and production scheduling. It is common to optimize each component sequentially, where optimal results from one phase are regarded as the input data for the next phase. Numerous methods have been developed and implemented to achieve the optimal solution for each component. In fact, the interaction between different phases is ignored in the tradition optimization models which only get the suboptimal solution compared to the integrated optimization model. This paper proposes a simultaneous integrated optimization model to optimize the three components at the same time. The model not only optimizes the mining layout to maximize the Net Present Value (NPV), but also considers the extension sequence of stope extraction and access excavation. The production capacity and ore quality requirement are also taken into account to keep the mining process stable in all mine life. The model is validated to a gold deposit in China. A two-dimensional block model is built to do the resource estimation due to the clear boundary of the hanging wall and footwall. The thickness and accumulation of each block is estimated by Ordinary Kriging (OK). In addition, the conditional simulation method is utilized to generate a series of orebodies with equal possibility. The optimal solution of optimization model is carried out on each simulated orebody to evaluate the influence of geological uncertainty on the optimal mining design and production scheduling. The risk of grade uncertainty is quantified by the possibility of obtaining the expected NPV. The results indicate that the optimization model has the ability to produce an optimal solution that has a good performance under the uncertainty of grade variability.

PL

Główne optymalizowane obiekty w kopalniach podziemnych to parametry struktury przodka wybierkowego, optymalnego udostępnienia oraz planowanie robót górniczych. Powszechne jest optymalizowanie każdego komponentu po kolei, przy czym optymalne wyniki jednej fazy są uważane za dane wejściowe dla następnej. Opracowano i wdrożono wiele metod w celu uzyskania optymalnego rozwiązania dla każdego komponentu. W rzeczywistości interakcja między różnymi fazami jest ignorowana w tradycyjnych modelach optymalizacji, które prowadzą do nieoptymalnych rozwiązań w porównaniu ze zintegrowanym modelem optymalizacji. Niniejszy artykuł przedstawia zintegrowany model optymalizacji optymalizujący trzy komponenty w tym samym czasie. Model nie tylko optymalizuje układ wydobywczy, aby zmaksymalizować wartość bieżącą netto (NPV), ale także uwzględnia parametry przodka wybierkowego oraz wkopu udostępniającego złoże. Aby utrzymać proces wydobycia na stałym poziomie przez cały czas trwania eksploatacji, pod uwagę brane są również zdolności produkcyjne oraz wymagania dotyczące jakości rudy. Omawiany model jest opracowany na potrzeby złoża złota w Chinach. Powstały dwuwymiarowy model blokowy do oszacowania zasobów ze względu na wyraźną granicę między skrzydłem wiszącym a spągowym. Grubość i akumulacja każdego bloku jest szacowana za pomocą krigingu zwyczajnego (OK). Dodatkowo wykorzystywana jest warunkowa symulacja w celu generowania szeregu złóż rudy. Optymalny model optymalizacji jest przeprowadzany na każdym symulowanym złożu w celu oceny wpływu niepewności geologicznej na optymalne planowanie robót górniczych i produkcji. Ryzyko odnośnie do niepewności jakości złoża jest kwantyfikowane przez możliwość uzyskania oczekiwanej wartości bieżącej netto (NPV). Wyniki wskazują, że model optymalizacji ma zdolność do tworzenia optymalnego rozwiązania w warunkach niepewności.

3

Optimization of the cut-off grade for underground polymetallic mines

Liu Di, Li Guoqing, Hu Nailian, Xiu Guolin, Ma Zhaoyang

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2019

|

T. 35, z. 1

25--42

EN

One of the most critical aspects of mine design is to determine the optimum cut-off grade. Despite Lane’s theory, which aims to optimize the cut-off grade by maximizing the net present value (NPV), which is now an accepted principle used in open pit planning studies, it is less developed and applied in optimizing the cut-off grade for underground polymetallic mines than open pit mines, as optimization in underground polymetallic mines is more difficult. Since there is a similar potential for optimization between open pit mines and underground mines, this paper extends the utilization of Lane’s theory and proposes an optimization model of the cut-off grade applied to combined mining-mineral processing in underground mines with multi-metals. With the help of 3D visualization model of deposits and using the equivalent factors, the objective function is expressed as one variable function of the cut-off grade. Then, the curves of increment in present value versus the cut-off grade concerning different constraints of production capacities are constructed respectively, and the reasonable cut-off grade corresponding to each constraint is calculated by using the golden section search method. The defined criterion for the global optimization of the cut-off grade is determined by maximizing the overall marginal economics. An underground polymetallic copper deposit in Tibet is taken as an example to validate the proposed model in the case study. The results show that the overall optimum equivalent cut-off grade, 0.28%, improves NPV by RMB 170.2 million in comparison with the cut-off grade policy currently used. Thus, the application of the optimization model is conducive to achieving more satisfactory economic benefits under the premise of the rational utilization of mineral resources.

PL

Jednym z najbardziej istotnych aspektów projektowania kopalni jest określenie optymalnej wartości granicznej surowca. Pomimo teorii Lane’a, mającej na celu optymalizację wartości granicznej surowca poprzez maksymalizację wartości bieżącej netto (NPV), obecnie stosowanej w studiach planowania górnictwa odkrywkowego, natomiast jest ona mniej rozwinięta i stosowana w optymalizowaniu wartości granicznej surowca dla podziemnych kopalń rud polimetalicznych ze względu na znaczne trudności. W artykule rozszerzono wykorzystanie teorii Lane’a poprzez propozycję modelu optymalizacji wartości granicznej surowca, zastosowanego do połączonych procesów górniczo-przeróbczych podziemnych kopalń rud polimetalicznych. Za pomocą modelu wizualizacji 3D zasobów i wykorzystaniu ekwiwalentnych współczynników określono funkcję celu wyrażoną jako jedną zmienną funkcję oceny wartości granicznej. Następnie konstruowane są krzywe przyrostu wartości aktualnej w stosunku do wartości granicznej dotyczące różnych ograniczeń zdolności produkcyjnych, a rozsądna wartość graniczna odpowiadająca każdemu ograniczeniu jest obliczana za pomocą metody wyszukiwania złotego odcinka. Zdefiniowane kryterium globalnej optymalizacji oceny granicznej określa się poprzez maksymalizację efektów ekonomicznych. Jako przykład do sprawdzenia proponowanego modelu w studium przypadku wykorzystano podziemne złoża polimetaliczne miedzi w Tybecie. Wyniki pokazują, że całkowita optymalna ekwiwalentna wartość graniczna, 0,28%, poprawia NPV o 170,2 milionów juanów w porównaniu z obecnie stosowaną oceną graniczną. Tak więc zastosowanie modelu optymalizacyjnego sprzyja osiągnięciu bardziej satysfakcjonujących korzyści ekonomicznych przy założeniu racjonalnego wykorzystania zasobów mineralnych.

4

An improved GM(1.1) model with background value optimization and Fourier-series residual error correction and its application in cost forecasting of coal mine

Liu Di, Li Guoqing, Chanda Emmanuel K., Hu Nailian, Ma Zhaoyang

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2019

|

T. 35, z. 3

75--98

EN

This paper researches the application of grey system theory in cost forecasting of the coal mine. The grey model (GM(1.1)) is widely used in forecasting in business and industrial systems with advantages of minimal data, a short time and little fluctuation. Also, the model fits exponentially with increasing data more precisely than other prediction techniques. However, the traditional GM(1.1) model suffers from the poor anti-interference ability. Aimed at the flaws of the conventional GM(1.1) model, this paper proposes a novel dynamic forecasting model with the theory of background value optimization and Fourier-series residual error correction based on the traditional GM(1.1) model. The new model applies the golden segmentation optimization method to optimize the background value and Fourier-series theory to extract periodic information in the grey forecasting model for correcting the residual error. In the proposed dynamic model, the newest data is gradually added while the oldest is removed from the original data sequence. To test the new model’s forecasting performance, it was applied to the prediction of unit costs in coal mining, and the results show that the prediction accuracy is improved compared with other grey forecasting models. The new model gives a MAPE & C value of 0.14% and 0.02, respectively, compared to 1.75% and 0.37 respectively for the traditional GM(1.1) model. Thus, the new GM(1.1) model proposed in this paper, with advantages of practical application and high accuracy, provides a new method for cost forecasting in coal mining, and then help decision makers to make more scientific decisions for the mining operation.

PL

W pracy zbadano zastosowanie teorii szarego systemu w prognozowaniu kosztów kopalni węgla. Szary model (GM(1,1)) jest szeroko wykorzystywany w prognozowaniu w systemach biznesowych i przemysłowych z niewielką ilością danych, krótkim czasem i nieznacznymi wahaniami. Ponadto model dopasowuje wykładniczo dane bardziej dokładnie niż inne techniki prognozowania. Jednak tradycyjny model GM(1,1) ma słabą zdolność przeciwdziałania zakłóceniom. Mając na uwadze wady konwencjonalnego modelu GM(1,1), w artykule zaproponowano – w oparciu o tradycyjny model GM(1,1) – nowy model dynamicznego prognozowania z teorią optymalizacji wartości tła i korektą błędów resztkowych szeregów Fouriera. Nowy model stosuje metodę optymalizacji złotej segmentacji do optymalizacji wartości tła oraz teorię szeregów Fouriera w celu wyodrębnienia okresowych informacji w szarym modelu prognozowania, aby skorygować błąd resztkowy. W proponowanym modelu dynamicznym najnowsze dane są stopniowo dodawane, podczas gdy najstarsze – usuwane z oryginalnej sekwencji danych. Aby przetestować dokładność prognozowania nowego modelu, zastosowano go do prognozowania kosztów jednostkowych pozyskania węgla, a wyniki pokazują, że dokładność prognozowania jest lepsza w porównaniu z innymi szarymi modelami prognozowania. Nowy model daje wartości MAPE & C wynoszące odpowiednio 0,33% i 0,07, w porównaniu z odpowiednio 1,1% i 0,3 dla tradycyjnego modelu GM(1,1). Zatem zaproponowany w artykule, ulepszony model GM(1,1) z zaletami praktycznego zastosowania i wysoką dokładnością, jest nową metodą prognozowania kosztów w górnictwie węgla, która ułatwia decydentom podejmowanie decyzji ugruntowanych naukowo dotyczących operacji pozyskania węgla.