规划模型在黄金矿山短期生产作业计划的应用.pdf

2 0 0 3年 1 0月 第 3 2卷第 5期 有色矿山 No nf e r r o u s M i ne s oc t ． ， 20 03 Vo 1 ． 3 2 No． 5 规划模型在黄金矿山短期生产作业计划的应用 赵 传卿 ， 王华伟 ， 王洪岩 山东 黄金集 团有 限公 司焦 家金矿 ， 山东 莱州 2 6 1 4 4 1 [ 关键词】规划模型 ； 黄金矿山； 短期计划 ； 优化配矿 [ 摘要】编制短期生产计划是矿山生产与质量管理的重要环节， 能为进行矿石质量、 产量的控制及生产决策 提供依据， 能对矿山生产进行主动的事先的最优控制。在编制黄金矿 山的短期作业计划时。 优化配矿开采尤为重 要。根据焦家金矿的实际， 本文对矿山的短期作业计划建立了数学模型， 并举例进行了求解。 对矿山的矿床优化开 采具有借鉴意义。 [ 中图分类号】T D一9 [ 文献标识码】 B [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 5 0 0 1 1 - 0 4 Appl i c a t i o n o f pr og r a m mo d e l i n t h e s h o r t p e r i o d p r o d u c t i on ‘p l a n i n g o l d mi n e ZHAO Ch ua n q i ng，W ANG Hu a we i ，W ANG Ho n g y a n J i a o j i a Go l d Mi n e ，S h a n d o n g Go l d Gr o u p C o． ，LT D，L 口 i z h o u 2 6 1 4 4 1 ，C h i n a Ke y wo r d sp r o g r a m m o d e l ；go l d m i n e；s ho r t pe rio d p l a n；o r e ma t c h i n g o pt i mi z a t i o n Ab s t r a c t Th e e s t a b l i s h me n t o f s h o rt p e ri o d p r o d u c t i o n p l a n i s a i mp o r t a n t l i n k o f mi n e p r o d u c t i o n a n d q d a l i t y ， whi c h c a n pr o v i d e t he b a s i s f o r o r e q u a l i t y a nd o ut pu t c o nt r o l ，p r od u c t i on de c i s i o n，a c c o m p l i s h op t i mu m c o n t r o l f o r mi ne p r o d uc t i o n i n a d v a nc e．Op t i m u m m a t c h o r e mi n i n g i s v e r y i m po r t a nt i n t h e e s t a bl i s h m e nt o f s h o rt p e r i od p r o d u c t i o n p l a n．B a s e d o n t h e a c t u a l s i t u a t i o n o f J i a o j i a Go l d Mi n e ，t h e ma t h e ma t i c a l mode l o f mi n e s h o rt p e - r i od p r od u c t i o n p l a n i s est a b l i s h e d ，a n d t h e s o l u t i o n s a r e f o u n d b y g i v i n g e x a mp l es，wh i c h i s a r e f e r e n c e for d e p os i t o p t i mu m m i ni n g． 1 引言 矿山设计阶段和整个生产时期都要做 出矿石质 量管理 的长远规划和短期计 划。矿 山的长远规划 ， 是在整个服务期限或 5年期 内。 规 划 出每年矿 石质 量指标允许的波动范围， 短期质量计划是按季、 月规 划矿石质量控制指标和控制方法。 在生产时期制定的生产作业计划就是质量计划 的控制方法的具体体现。生产作业计划包括年 、 季 、 月、 周 、 日甚至班计划， 每一级计划的优势， 都直接关 系到下一级计划方 案的制定， 尤其年 度计划 的编制 非常重要， 它是以长远计划和 国家或上级下达 的产 品数量、 质量指标为依据的， 其余均是在保证年度计 划顺利实施与实现前提下进行的。 [ 收稿 日期 】2 0 0 3 0 6 0 2 【 作者简介】赵传卿 1 9 6 9一 ， 男， 山东临朐人， 高级工 程师， 从事矿山管理与技术工作。 编制短期生产计划是矿山生产与质量管理 的重 要环节， 是贯彻 国家 技术政策， 理顺采掘关 系， 提高 资源 、 设备利用率 ， 减少投入增 加产出的重要过程和 必要要求。其 目的是能够验证上级指标执行的可行 性 ， 为进行原矿石质量 、 产量的控制及生产决策提供 依据 ； 对矿 山生产进行主动的事先的最优控制 。 编制生 产计 划方 案以及 产品规划方面， 迄今 国 内外实用甚广 的是线性规 划构模微机解 算法。 焦家金矿位于 山东 省莱 州市莱州湾 畔， 是我 国著 名 的大型黄金矿山， 年处理矿石 4 5万 t ， 年产黄金 5万 多两 。本文以焦家金矿为例对短期生产作业计 划进 行模型建立， 并举例求解 ， 以供矿 山参考 。 2 短期生产计划优化模型的建立 根据焦家金矿的实际情况 ， 国家 或上级公 司 每年下达给矿 山的品位 指标、 金属 量指标和利润 指 标， 建立月计划优化 数学模 型采 出矿石品位偏 差最小模型。 维普资讯 1 2 有色矿山 2 0 0 3年 第 3 2卷 为保证矿石质量的均衡稳定， 充分利用矿物资 源 ， 做到贫富兼采合理配矿， 建立采出矿石品位偏差 最小模型。矿石品位偏差最小是指采出矿石品位与 每月的计划品位之差绝对值最 小； 在现有采场条 件 下， 品位偏差最小优化模型 的处理结果可 帮助用户 准确了解计划的完成情况， 也可及早 向选 矿车 间提 供矿石质量数据。 2 ． 1 目标函数 月计划模型是在年计划和季度计划的基础上建 立的 ； 一般情况下， 季度计划 以出矿量最大为 目标。 这里的月计划模 型是 以季度计 划 出矿量 最大 为前 提 。入选矿石品位 的高低 ， 直接影 响采选 工艺及经 济效益 ， 为了获得与计划品位偏差最小的入选品位， 构造 目标函数 I ， l m in I ∑P ／ ∑ P l 式 中 P f 第 i 号采场 的矿石品位 ， g ／ t ； 37 第 i 号采场计划 出矿量 ， t ； P 按年计划或季度计划分配到第 月的 采出矿石品位计划指标， g ／ t ； 计划期内的采场数 。 2 ． 2 约束条件 1 矿石产量上 、 下限约束 KD。 A j ≤ xi ／ o ， i 1 ’ i 1 ， M ／M 、 取 最 小 ； 当 ∑ ／ ∑ f P ≤ 0 ， 取 最 大 ； 以下有类似情况相 同， 不再单独进行 标注。模型 一 或模型二的最优解即为原 始模型的最优解。对于得 到 的最优解， 通过 定性分析 ， 进行适 当的调整， 从 而 得到较为合理的计划结果 。 3 应 用举 例 举例对矿 山短期作业计划模型进行优化求解 如某年年度计划 品位为 4 ． 0 8 g ／ t ， 处理矿量 4 5万 t ， 生产黄金 1 7 0 0 k g ， 计划 实现 利润 3 0 0 0万元 ； 供矿 中段 为 一6 0 m 以上残采 中段 、 一1 1 0 、 一1 5 0 、 一1 9 0 、 一 2 3 0 、 一2 7 0 m 各 中段 。某 月末地质储 量 已按 矿 山的损失率与贫化率将地质保有储量换算成可采出 矿量 如表 2所示。将矿块号在表 中进行编号， 见表 2中的“ 计算机程 序号” 一栏 ； 中段各 出矿点指标参 数及生产能力见表 2 由于 出矿点较多， 限于篇 幅原 因， 表 中仅列出 一l l 0 m 中段 的出矿点 。 根据矿 山的实际生产情 况， 一 般每年 的第一季 度和第三季 度进行 设备 检修， 其 余季 度生 产正 常。 各季度 的计划量 一般等 于选矿厂 的最大处理量， 出 矿地点与出矿量通过月计划模型进行求解。设第一 季度 内计划产量 为选厂的最大处理量。在季度计划 指标前提下， 以该季度 的出矿 品位与年计划 品位 的 偏差最小建立第一个月的 目标函数 ， 为方便求解 ， 先 计算各 中段的出矿量 ， 再 以各矿块 出矿的总平均 品 维普资讯 第 5期 赵传卿等 规划模型在黄金矿 山短期 生产作业计划的应用 1 3 位与月计划品位偏差最小为 目标， 将优 化得到的各 中段矿量优化到各个采场或矿块 中。 目 标 函 数 m in l ∑x ／ ∑X K 一 4 ． 0 8 l ’ K 1 K 1 ’ 式中 P K 各中段的平均 出矿品位 ； XK 各中段的出矿量 ； K 中段数， K0 ， 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 。 约束条件 xK A x II1i ∑ X K A x XK≥0 式中QK 各中段的备采矿量 ； AK ， AK 各 中段 最大及 最小 的 出矿 能 力； Ax I n i I I ， Ax I n iI I 本 月选 厂最大 与最小 处理 能 力， 各季度根据实际情况具体分配 的生产任务。 上述 目标函数为非线性函数， 将 品位偏 差最小 划为理论上产 出的金属 量偏差最 小， 就将非线性 函 数转划为 了线性 函数进行求解。 即将原 目标 函数划为线性函数如下 mi n I 4 ． 2 4 Xo 4 ． 4 4 X1 4 ． 5 6 X2 4 ． 2 8 X3 3 ． 7 9 X4 3 ． 6 8 Xs 一4 ． 0 8 Xo Xi X2 X3 X4 X5 I 即 mi n 1 0 ． 1 6 Xo 0 ． 3 6 X1 0 ． 4 8 X2 0 ． 2 X3 0 ． 2 9 X4 0 ． 4 X5 I 其 中 XK K0 ， 1 ⋯5 为 日生产能力 ， 月生产 能力 为月工作天数 日生产 能力。X0 为 一6 0 m 以上 出 矿量 ， 为加大残采能力 ， 规定其 生产能力为 1 7 7 t ／ d ； 其它技术参数见表 1及表 2 。将基础数据及约束条 件按上述要求输入计算机 中， 进行规划求解 ， 得出优 化结果 为 1 7 1 ． 8 2 g ／ d ， 转换 成 品位 偏 差为0 ． 1 2 6 g ／ t ， 优化的结果如表 1中的“ 优化结果” 一栏 。根据优化 结果 中分配到各 中段的矿 量， 下一步再进 行 出矿地 点的出矿量及品位优化 ； 各 出矿点的出矿能力、 备采 矿量 、 出矿 点矿石品位等 参数见表 2 。 目标 函数为 各中段的出矿 品位与本 月计划品位偏差最小。 表 1 第一个月计划优化结果 如 一l l 0 m 中段供矿能力 为 4 0 0 t ／ d ， 中段平均 品位 为 4 ． 4 4 g ／ t ， 该 月计 划 品 位 等 于 年 计 划 品 位 4 ． 0 8 g ／ t 。按 日产量进行计算分析， 模型如下。 目 标 函 数 mi n I 4 ． 2 4 X1 ． 1 4 ． 3 8 X1 ． 2 4． 65X x ．3 ⋯ 4． 1 7X1．21 ／ 4 0 04 ． 0 8 I 约束条件 X1 ． 1 1 4 0 X 1 ．2≤7 0 X 1 ．3 ≤7 0 ‘ ； X 1 ．21≤ 1 2 X x ．1 X i．2 X i．3 ⋯ X i．2 1 4 00 9 9 0X 1 ．44 3 7 3 9 9 9 0X 1 ．5 ≤ 1 0 7 5 ； 9 9 0X 1 ．21≤ 1 0 8 7 2 X 1 ．1≥ 0 X 1 ．2≥0 X 1 ．21≥0 维普资讯 1 4 有色矿山 2 0 0 3年 第 3 2卷 其 中矿 块 X1 ． 4 ， X1 ． 5 ， X1 ． 6 ， X1 ． 7 ， X1 ． 8 ， X1 ． 1 2 ， X1 ． 1 6 ， X1 ． 1 7 ， X1 ． 2 1 ， 由于矿 量少 或 处于 采 矿后 期， 矿块服务年限按 3年计算 ； 其它 中段也有类似情 况 从矿块标高范 围可以看 出 。 所 以在进行矿 山计划 的优 化排产时， 都要考虑 矿块 的储量、 服务年限及出矿点的标高 、 各矿块 回采 的上升或下降速度是否 同步等约束条件。 将 目标函数及上述约束条件输入计算机中，进 行规划求解， 将得出的结果进行分析 ， 看是否符合 生 产逻辑， 是否合理， 将不合理结果进 行适 当修正， 再 次将数据输入计算机进行优化。优化后得到的结果 见表 2中的“ 矿块及中段采出矿量” 一栏。 按上述步骤将 ⋯1 5 0 2 7 0 m 中段 的出矿点及 出矿量进行优化分析 ， 求得的结果见表 2 。 将各 中段的优化结果进行 回返计算 ， 得出最终 优化的月计划指标 为 4 ． 1 8 g ／ t 。最终得 出的结果 比 上级下达 的年计划指标 4 ． 0 8 g ／ t 较高 的主要原因是 下 转 第 3 9页 维普资讯 第 5期 余晔 鸡笼 山金矿尾矿综合利用的研 究与生产实践 3 9 表 6 尾矿铜硫混选生产统计指标 2 0 0 2 年 1 0 1 2月 产 品 产率 ％ 品位 回收率／ ％ C u ／％ A u ／ g ／ t S ／％ C u Au S 表 7 铜硫分离生产统计结果／ ％ 2 0 0 2年 1 0 ～1 2月 产品 产率 ％ 品位 回收率／％ C u ／％ A u ／ g ／ t S ／％ C u Au S 5 磁性铁 的 回收 铜硫混选后 的尾矿矿浆进入磁选工艺 回收磁性 铁， 经过一次粗选二次精选。磁性铁的 回收成本低， 生产稳定 ， 生产统计指标见表 8 。 表 8 磁性铁生产统计指标 ％ 6 最终尾矿作为井下充填砂 鸡笼山金矿井下采矿充填料来源一部分是选矿 产出的粗尾砂， 另一 部分是掘进产 出的废石。该矿 年开 采 矿 石 3 9万 t ，日需 要 选 矿 粗 尾砂 充 填 料 4 25 m3 ，但 该 矿 选 矿 厂 日产 出 的 尾 矿 粗 砂 不 足 4 25 m3 ，老尾矿库尾矿经综合 回收 多种 元素后 ， 最终 尾矿进入分级塔 分级， 分级 所得粗砂作 为采矿充填 料 。2 0 0 2年 至 2 0 0 3年， 取 自老尾 矿库尾 矿经综合 回收多种元素， 最终尾矿分 级后作为 充填料的粗砂 达 1 0万 m0 ， 此项工艺获得 了可观 的潜在经济效益。 7 结论 1 鸡笼 山金矿尾矿再 利用包括 回收尾矿 中多 种元素以及最终尾矿作为井下 充填料。该矿尾矿再 利用 的研 究和生产实践表 明， 采 用常规 浮选一磁选 一 重选方法 ， 综合 回收该尾矿 中铜、 金、 银 、 硫和铁等 有价元素是行之有效 的， 不仅在技术上可行， 而且在 经济上合理 。 2 了解尾矿 产生的历史条件 ， 尾矿 赋存状 态， 分析尾矿 矿物特 性， 是确 立合理 选 矿流 程 的关 键。 尾矿积累年 限长， 尾矿性质变化大， 综合 回收工艺应 随之应变。鸡笼山金矿在再利用尾矿的生产实践 中 根据尾矿性质灵活改变选矿工艺。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 北京有色金属研究总院．鸡笼山金矿尾矿综合利用研 究 报告 [ R] ． 1 9 9 9 ， 6 ． 上 接 第 1 4页 上部各 中段的品位都相对较高。所以根据优化的计 划指标结果 ， 可以肯 定该季度 内可以处理很大 一部 分边界品位的矿石或副产矿石。 各季度是根据前一季度的完成情况及本季度的 实际情况进行优 化， 再 根据各个 月的实际生产情况 将计划分配到各月中。按照以上优化月计划的方法 可 以进行 各个月生产计划的控制 ， 达到贫富兼采、 合 理利用矿产资源 的 目的。假若某 月完成计 划较好， 下月就可以降低 出矿品位， 加大低 品位矿石 的配矿 量 ； 若完成计划不理想时， 下月就要按季度计划指标 适当提高 出矿品位， 但 必须要和季 度计 划品位偏 差 最小， 这样就使生产经营形成了 良性循环， 保证 了良 好的稳定的出矿品位。 4结语 线性规 划是在一定的限制条件下， 利用数学方 法进行运算， 使对前景的规划达到最优的方法， 它是 现代管理科学的一个重要手 段。同样， 规划模型是 解决黄金矿山合理 配矿的有效手 段， 本 文建立 了矿 山的短期计划数学模 型， 并将 非线性 问题 转化为线 性 问题 ， 并举例进行求解， 达到 了贫 富兼采 、 合理配 矿的 目的， 为实现矿量 的优化开采提供了依据 。 维普资讯