三鑫金铜公司技术指标的整体动态优化研究（柳等等2007北京科技大学硕士论文）.pdf

北京科技大学硕士学位论文 摘要 本文以系统论为指导，在对矿山生产的各工艺技术环节进行深入而系统分析的基础 上，以矿山生产技术指标的优化为主线、以矿山生产经营的经济效益和资源回收效益为 目标，通过系统设计、系统建模和模糊综合评判等方法，对三鑫金铜矿股份公司的主要 生产技术指标进行了多目标整体动态优化研究。 首先，本文通过对矿山技术指标优化过程系统详细的阐述，明确了该系统是个复 杂的大系统，在此基础上，针对我国矿山技术指标优化的现状和特点，确立了矿山技术 指标优化的整体性、动态性原则，并提出了相应的优化思路和方法。 其次，在确定优化思路和方法的基础上，通过对矿山技术指标优化和管理过程所涉 及的组织结构、数据流程的分析，进行了矿山技术指标优化系统的总体设计，得到了可 基于矿山实际情况进行实例化建模和动态优化的框架软件系统。 再次，以三鑫金铜矿股份公司的实际生产数据为背景，应用上述软件系统，建立了 诸如储量和平均品位模型、金铜关系模型、选矿回收率模型等一系列的技术指标模 型，并将之与其它的相关静态技术指标和经济参数相结合，建立了可进行总利润、净 现值、矿山铜产量、矿山金产量等多个矿山经营决策目标测算的综合技术经济分析模 型。 最后，通过确定合理的决策目标权重，采用模糊综合评判的方法，对三鑫金铜矿股 份公司涉及地质、采矿和选矿等生产环节的主要技术指标进行了整体、动态和实时的优 化，得到了可供指导该公司实际生产的技术指标优化方案。 研究结果表明，在现有的生产技术和矿产品市场条件下，三鑫金铜股份公司目前所 执行的主要技术指标方案并不是最优的，应作适当调整，即鸡冠嘴矿区C u 的边界品位 由现行的0 3 ％调整为0 ．2 ％，I 业品位由0 ．5 ％调整为0 3 ％，桃花嘴矿区C u 的边界品位 由现行的0 3 ％调整为o ．2 ％，工业品位由0 5 ％调整到o ．4 ％，与之相适应，其它的采矿 和选矿技术指标亦应做出调整。按调整后的方案组织生产，在从2 0 0 6 年至2 0 l O 年共计 5 年的评价期内，可使该比现行方案多获得2 7 8 0 万元利润、1 4 8 4 万元净现值的经济效 益和2 1 8 2 吨矿山铜、3 3 7 千克矿山金的资源回收效益。 关键词整体，动态，优化，矿山技术指标 ．1 ． 北京科技大学硕士学位论文 S t u d y o nI n t e g r a t e dD y n a m i c O p t i m i z a t i o no fM i n e t ∞h m ci n d e x e si n S a n 】| 【i nG o l d - c o p p e rC o ． A b s t r a c t I nt h i s p a p e r , a c c o r d i n gt oo p e r a t i o nd a t a , M u l t i - o b j e c t i v e O v e r a l la n dD y n a m i c O p t i m i z a t i o nS y s t e mo fM 抽eT e c h n i c a lI n d e x e si nS a n x i nc o m p a n y w a ss t u d i e dw h i c hb a s e d 0 1 1d a t am i n i n g ．T h ep a p e rf o c u s e dO i lm e t h o d so fs y s t e md e s i g n , s y s t e mm o d e l i l l g , j u d g m e n t o nb l u rs y n t h e s i s ，a c c o r d i n gt ot e c h n i c a li n d e x e so p t i m i z a t i o na sm a i no b j e c t i v e , i ti se x p e c t e d t of u l f i l lb e t t e re c o n o m i cp r o f i t sa n ds o c i a lb e n e f i t sd u r i n gm i n eo p e r a t i o n ．A c c o r d i n gt ot h i s o b j e c t i v e , f o l l o w i n g s e v e r a lp o i n t sw i l lb ea n a l y z e da n dr e s e a r c h e d F i r s t l y , d e f i n i t u d et h i ss y s t e ma sac o m p l i c a t e ds y s t e mb ye x p a t i a t e di n d e t a i lo np r o c e s so f m i n et e c h n i c a lI n d e x e so p t i m i z a t i o ns y s t e m , O v e r a l la n dD y l l a m i cO p t i m i z a t i o nS y s t e mo f M i n eT e c h n i c a lI n d e x e s ’f r a m e w o r kw a sb u i l ta c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o no fs t a t u sa n d c h a r a c t e r i s t i c i n o u r c o u n t r ya n d i t a l s o m a k e r e l a t i v e m e t h o d s o f o p t i m i z a t i o n ． S e c o n d l y , a st h eb a ∞m e n to fc o n f i m la b o v em e t h o d s ，t h ep a p e rg m e df l a m es o f t w a r e s y s t e mw h i c hc o u l di n s t a n t l a t i o nm o d e l i n ga n dd y n a m i co p t i m i z a t i o n , b ya n a l y z i n gm i n e t e c h n i c a li n d e x e so p t i m i z a t i o na n dm a n a g e m e n tw h i c hi n v o l v e ds o m eo r g a m z i n gs t m c t u r ea n d d a t af l o w ． T h i r d l y , S a n x i nC - o l d - c o p p e rM i n i n gC o m p a n yW a ss e l e c t e da sar e s e a r c hb a c k g r o u n di n t h i sd i s s e r t a t i o n ．U n i t e dm i n et e c h n i c a li n d e x e sa n dm a n a g e m e n td a t as y s t e m , m a t h e m a t i c a l m o d e lw a sb u i l t , s u c ha sr e s e l v e sm o d e l , a v e r a g eg r a d em o d e l ，c o n n e c t i o no fg o l dc o p p e r m o d e l , p e r c e n t a g er e c o v e r yo fm m r i mm o d e la n da l s ob u i l tI n t e g r a t i o nt e c h n o - e c o n o m i c s m o d e lw h i c hc a nb er e c k o nb ym a n ym i n em a n a g e m e n td e c i s i o n - m a k i n g ss u c ha sg r o s sp r o f i t , n e tp r e s e n tw o r t h , c o p p e ro u t p u t , g o l do u t p u ta n dS OO I L F i n a l l y , a f t e re s t a b l i s h e dt h ew ．a s o n a b l ed e c i s i o n - m a k i n go b j e c t i v e , u s em e t h o d so fb l u r s y n t h e s i sj u d g m e n t , O v e r a l la n dD y n a m i cO p t i m i z a t i o no nm a i np r o d u c t i o nt e c h n i c a li n d e x e s f o c u s e do ng e o l o g y , m i n i n ga n dm i l ln U LA tl a s t , t h ep a p e rg a i n e do p t i m i z a t i o ns c h e m ew h i c h c a nd i r e c t i o np r a c t i c ep r o d u c t i o no nS a n x i nm i n i n gc o m p a n y ． F i n d ss h o w , 鲥g h l a ls c h e m ei nS a n x i nc o m p a n yi sn o tt h eb e s ti ne x i s t i n gc o n d i t i o no f p r o d u e d o na n dm a r k e t i n g , i ts h o u l dm a k ea o j u s t m e n tt ot h eq u e s t i o n , t h a ti st os a y , c u t o f fg r a d e 自r 啪0 3 ％a d j u s ta s0 ．2 ％．i n d u s t r i a lg r - a d ef r o mo ．5 ％t oo ．3 ％i nJ i g u a n z u im i n e , i nT a o h u a z u l m i n e c u t o f fg r a d ef r o m0 ．3 ％a d j u s ta s0 ．2 ％，b u ti n d u s t r i a lg r a d ef r o m 晒％t oo ．4 ％， a c c o r d i n g l y , o t h e rm i n i n ga n d m i l ln mi n d e x e si sa l s om a k es o m ea d j u s t m e n t ．S t u d yc o u l da l s o h a sm a d ec o n c l u s i o n sw i t h i n5y e a r sf r o my e a r so f2 0 0 6t o2 0 1 0 ，S a n x i nC o ．c o u l dg a m e dg r o s s b e n e f i t si s2 7 ．8m i l l i o ny u a n ，n e tp r e s e n tv a l u ei s1 4 ．8 4m i l l i o ny n a t hc o p p e rm e t a lo u t p u ti n g r o s s i s2 , 1 8 2t o na n d9 0 l do u t p u ti s3 3 7k g , K e yW o r d s I n t e g r a t e d , d y n a m i c , o p t i m i z a t i o n , m i n et e c h n i c - i n d e x ．2 ． 独创性说明 本人郑重声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名蛔璧蝥日期边 ≥ i 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 保密的论文在解密后应遵循此规定 签名扭鍪篓导师签名签鱼盔 日期圭咀兰璺 北京科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 ．1 课题的提出 2 1 世纪是信息主导的世纪，“数字化生存”己成为知识经济的标志。计算机、数 据库、网络技术的飞速发展，深刻地影响和改变着传统的采矿工业，人们已认识到矿 山信息化改造与数字化矿山的问题【1 l o 国家“十五信息化发展规划”中明确指出要利 用信息技术改造和提升传统产业，以煤炭、有色金属、非金属为代表的传统采矿业， 已经并正在面临2 1 世纪信息技术的挑战和洗礼，问题与机遇并存。 当前，随着我国经济体制改革的不断深入，矿山企业在由计划经济向市场经济转 变的过程中，由于受行业特点的限制及诸多因素的影响，矿山企业面临的形势是十分 严峻的，主要问题是矿山企业活力不强、劳动生产率低、生产成本高和企业经济效益 差。因此，矿山企业依靠科技进步改革挖潜，加强企业管理，提高经济效益，是矿山 企业生存和发展的关键问题之一。 矿山技术指标是体现矿山技术管理水平，影响矿山生产的经济效益和社会效益的 重要指标，这些指标包括矿床工业指标 重点是边界品位和工业品位，统称品位指 标 刚，损失率与贫化率的合理匹配，井下矿采用某些特定采矿法的采场出矿截止品 位，选厂精矿品位、金属回收率以及采、选矿规模等。在企业的生产经营过程中，为 了实现经济效益和社会效益的整体最大化，就必须根据各类生产、经营数据 信息 的 积累和变化，挖掘隐藏在这些数据背后规律性的东西，构建这些指标与其影响因素之 间或者这些指标相互之间的动态关系模型，进而对这些指标进行整体动态的优化，应 用于实际生产㈣。 我国的许多矿山所采用的矿床工业指标都是当年上级主管部门基于行业的整体 情况而下达的，目前矿山所处的市场环境，特别是资源状况、生产技术条件与当时 相比都已发生了很大的变化，显然，应针对已变化了的情况，重新制定和确立其合 理的工业指标，至少对现行的工业指标进行相关的技术经济论证。至于上述其它的 一些主要生产技术指标，也应随着生产技术条件和经营环境的变化而适时地进行调 整【酣。 三鑫金铜股份公司作为中国黄金股份有限公司下属的大型主体企业，其矿床工业 指标也是在多年前由上级主管部门下达并一直沿用至今，在当前的技术经济条件下， 其合理性有待探讨。本文即是以北京科技大学与三鑫金铜股份公司的合作研究课题 金矿经济技术指标整体动态优化为背景，综合应用矿业经济学、数学和计算机科 学等学科的知识和技术，在对该公司生产经营的历史和现状进行全面深入和细致分析 ．1 ． 北京科技大学硕士学位论文 的基础上，通过构筑各主要技术指标之间的动态关系模型和综合技术经济分析模型， 有针对性、层次性、动态性地对该公司的主要技术指标进行整体动态优化，从而为实 现该公司经济效益和资源效益的最佳化提供决策依据【一。 1 ．2 课题研究的目的和意义 世界上技术先进的矿山，对包括矿床工业指标在内的矿山生产技术指标的优化都 非常重视，每当矿产品价格有较大变化或生产技术有较大进步时，都要对其经营指标 及时的优化，以便取得更佳的效益I ”q 。 在我国，许多矿山所执行的矿床工业指标等技术指标，往往没有或已有多年未进 行过严密的技术分析，因而很难说其能使矿山达到整体效益的最佳状态。随着市场的 变化和技术的进步，对这些指标及时调整和优化，以取得最佳的效益，是市场经济对 处于其中企业生产的必然要求。例如，国内的紫金山金矿、太白金矿等矿山通过适时 地优化和调整其矿床工业指标，经济效益和社会效益都得到了大幅度的提高。 边界品位和最低工业品位是圈定矿体、计算储量的重要依据之一1 1 习，在社会主义 市场经济条件下，怎样合理地确定这些指标，由于受体制、价值观念差异的影响，无 论是理论研究还是具体的确定方法都没有一个通用的标准，是目前有争议的问趔1 ”， 不仅如此，从优化的技术路线而言，要实现多个技术指标及经济和社会效益的同时优 化也是相当复杂的，究其原因，就在于矿山技术指标与其它相关的技术经济指标 如损 失率、贫化率、选矿回收率、单位采矿、选矿成本等 之间存在着互相制约、互为变量 的关系l B 】。例如，当品位指标提高时，矿体的规模将缩小，储量减少，开采年限缩 短，而平均品位将提高，损失率、贫化率、单位矿石开采成本也可能提高，这些变化 还将导致供矿品位、选矿回收率的提高；而降低品位指标时，又会出现相反趋势的一 系列变化。显然，究竟应该把这个品位指标调整到什么数值，才能取得综合最优的效 益，将是矿山的生产经营过程中需要解决的重要课题【1 删。 本次研究的目的，就是基于三鑫金铜股份公司的实际情况，在对其生产的各工艺 技术环节进行深入而系统分析的基础上，对其主要的生产技术指标进行优化研究。 本研究的意义就是实现三鑫金铜股份公司经济效益和资源效益整体最优，突出体 现在以下几个方面 1 可以提高矿山的经济效益在矿山企业现有技术水平下，对技术指标实施优化 调整。 2 可以充分合理地利用矿产资源。 3 有益于后续加工企业产品质量及经济效益的提高。 ．2 ． 北京科技大学硕士学位论文 1 3 研究的内容 三鑫金铜股份公司现行生产采用的品位指标为边界品位0 3 ％、工业品位0 5 ％，为 了全面寻求最佳组合方案，基于三鑫金铜股份公司的实际生产状况，采用兼顾动态、 静态经济效益和资源回收综合效益最佳的原则，以矿产经济学和多目标决策方法为基 础，建立综合技术经济评价体系和模型，与生产经营数据指标优化系统相结合，通过 分析得出决策建议，对三鑫金铜股份公司主要的技术指标进行优化，从而进一步挖掘 其潜在的最大效益，并为矿山生产经营提供决策支持，实现矿山技术指标的整体动态 优化。 ．3 ． 北京科技大学硕士学位论文 2 文献综述 2 ．1 国外矿山技术指标优化综述 早在1 7 7 6 年，英国著名古典政治经济学创始人之A ．史密斯 AS m i t h 在其著作 国民财富的性质和原因的研究 通常简称国富论 中，就对矿产资源经济价值 进行了详细论述，将经济学的观点引入矿业。他认为，任何一种矿床能否提供租金， 不但取决于其贫富程度，而且还取决于其地理位置。例如当投入一定数量劳动力得 到的矿产数量大于 或小于 投入相等数量劳动力能够从大多数其它同类矿山得到的矿 产数量时，可称该矿山为富矿山 或贫矿山 。一个矿产的贫富程度，是否达到开采价 值，不但要求它们可以为一些从事采矿的企业家提供足够数量的利润，而且还必须为 土地 即矿山 所有者提供租金。当然对某种矿床来说，只讲贫富程度是不够的，还必 须考虑它们所处的地理位置是否有利。产于偏远地区的矿床，虽然很富，但由于生产 条件差和运输困难，增加了生产、销售成本，经济价值就削弱了嘲。 英国古典政治经济学的杰出代表和理论完成者D ．李嘉图 D ．R i c a r d o 运用劳动价 值论研究地租，对级差地租理论做出了突出贡献。并在1 8 1 7 年发表了政治经济学与 赋税原理一书，在该书中，集中阐述了他的地租理论 包括矿山地租 ，对A ．史密斯 的观点进行进一步的修改和补充。D ．李嘉图尽管在级差地租理论上有重大贡献，但由 于他未弄清楚产品价值和生产价格的差别及土地所有权的垄断，因而他错误的否定了 矿山绝对地租的存在。 在2 0 世纪6 0 年代以前，还有的许多西方经济学家对矿产开发的有关经济问题进行 了研究。1 8 8 4 年，J ．S ．米尔出版了政治经济原理一书，分析了矿山采掘的规模 问题，在自然与经济方面对矿产品成本与价值的关系进行了分析，他首次证明无论 是贫矿山还是富矿山，其产品价值与生产成本总是成正比，也分析了不光要开采优等 资源，而且要开采劣等资源来供应市场的问题。指出其原因一方面是受矿床自然因素 的限制；另一方面是使矿山所有者通过限制产量来维持某种垄断价格。他认为，无论 是贫矿山还是富矿山，其产品价值与生产成本总是成正比；所有矿山，只要产品优于 实际开采的最坏矿山，就会产生等于超额产品的租金；另外，需求状况也可能使价值 大大高于现在开采的最劣矿山的生产成本。 1 8 9 0 年，A ．马歇尔 A ．M a r s h a l l 英国资产阶级经济学家，他最早研究了矿区 使用费。在1 8 9 0 年他发表的权威性的经济学原理一书中指出，矿山租金计算不同 于农业租金，矿山租金主要由矿区使用费构成，而矿区使用费是按从大自然宝库中提 ．4 ． 北京科技大学硕士学位论文 取矿产的多少征收的．矿区使用费虽然经常称为租金，实际上却不是租金。他认为， 矿产供应的边际价格除了包括开采矿山的边际费用外，还包括矿区的使用费。征收矿 区使用费，就减少了矿山价值。对矿床贫富程度及开采规模进行详细研究的基础上指 出，矿山租金和矿山费用是截然不同的。 1 9 1 1 年，F ．陶西格在经济学原理一书中指出，矿区使用费自然会随着矿产质 量及开采难易而变化，它们是谋求租金的一种简便形式。他认为，采矿工作是循序渐 进的，矿床总价值不能简单的等于储量与单价的乘积，必须按现行利率把未来得到的 矿石价值折算成现值。 1 9 1 8 年，G ．卡塞尔在‘社会经济原理一书中，论述了矿产资源的价值为其投资 费和劳动力成本与开采最贫矿山的投资费和劳动力成本之差。当某矿山开采代价恰好 与开采最贫矿山的投资费和劳动力成本相当，那么该矿山的矿石价值为零。在矿山开 采时间很长的情况下，矿产品收益的价值在性质上主要是矿山资金价值的利息，在某 种程度上，其性质是开采矿山而支付的代价，即租金。因此，矿区使用费既可以用来 支付矿山实际资金价值，也可以用作矿山实际资金价值的利息。 大约在1 9 1 4 年，L C ．格雷 L C ．G r a y 应用古典经济学家们关于矿山和矿床的一些观 点，研究了矿山最佳产量问题，并定性的介绍了边际品位的最佳化问题。当时边际品 位的确定原则是收支平衡和最低盈利要求。在D ．卡莱尔 D ．C a t , s i c 的1 9 5 4 年的著作 中，更详细的说明了将该参数纳入矿山最佳化的理论方法。他强调，在寻找矿山开采 最优化时，必须考虑回收速度和回收水平 产量与品位 ；必须着眼于使矿山全寿命期 净现值最大；寿命期使回收速度和回收品位的函数，最优解通常位于当期利润最高点 和与总利润最高点之间的某个地方，它与分析所选用的折现率有关。 这些概念对规划资源开发是很重要，但并不实用。精确确定最佳回收速度和回收 水平要求对矿山所有自然特征 例如品位分布、可采性、采选回收率 及有关成本的 全面认识和评价。由于矿石供应、成本估算和市场的不确定性，矿石经营者往往采用 循序渐进的方式制定计划，随着对有关因素的深入了解而扩大市场能力，无疑会减少 不确定性。 1 9 3 1 年，美国经济学家H ．侯太龄 H ．H o t e l l i n g 在美国政治经济学杂志上发 表了耗竭性资源经济学，提出了矿产资源耗竭理论。该理论认为矿产成本与非矿 产成本相比，具有明显特殊性，它不仅包括劳务与资本成本，而且还包括资源使用成 本，即因矿产资源的开发而使生产者失去了以后开发资源的机会。 ．5 ． 北京科技大学硕士学位论文 加拿大的B ．M ．麦肯齐 B ．W ．M a c k e n z i e 认为，净现值代表矿床的内在经济价 值，即代表那种与矿产转让过程有关的财富。净现值的评估可有效的用于买卖矿床， 或用于签订开发协议。他认为地下矿石的价值是地质储量、地质品位和金属价格的乘 积。由于采选过程中存在金属价格的损失，还有熔炼和精炼费及精矿运输成本需扣 除，因此，矿山现场收益是矿产品价值减采、选、冶、运输费用及采、选、冶过程金 属的损失价值。矿山现场收益是矿床开发现金流量的上限，还必须扣除与生产精矿有 关的费用 基建投资、维持生产资金、经营成本 ，扣除课税支付等相关费用的贴现 值，即为矿床内在经济价值的净现值吲。 1 9 2 2 年B e r r y 利用现值理论证明，对于一个生产矿山来说，若将边际品位提高到超 过盈亏品位，其经济效果会更好，但这只是从经济角度考虑，忽视了资源的回收利用 问题。后来} I o t c h ．飚s s P a r k s , G i l l , 8 0 u o a s s 等人相继发表论著，其观点与B c l r y 大致相 似嘲。 1 9 5 3 1 9 5 4 年C a r l o s l e 连续发表了几篇论文，他认为应同时从矿山产量和边际品位 两个方面综合研究矿床开发的最优化问题。这些观点较以前有了新的突破，但在成本 分类上出现了技术错误。后来T e s s a r o 和V i e k e r 发展了C a r l o s l e 的理论，他们将纯经济学 理论与矿山实际问题相结合，利用经济学边际成本理论 边际成本 平均成本 来确定边 际品位，对当时的矿山开发决策产生了重大影响【罄】。 但是这方面的研究工作一直N 5 0 年代末，对矿床指标的确定还是基于静态评价标 准的，其确定原则基本上是围绕收支平衡和最低盈利的要求进行的，而没有考虑矿产 品开发过程中的有关社会效益问题。由于独立于时间和空间，因而不可能达到矿山开 发综合效益的最大化，不同点仅是确定手段和优化标准上的差异。 自2 0 世纪6 0 年代开始，H a l l 和D ．G ．克立格等人相继提出了技术指标动态优化理 论，且K r i c k s o n 又推出了新的边际品位定义，即“边际品位是开采、加工和销售过程 中，可获得～定可接受利润的最低品位”，并由此导出了“利润成本”和“净现值” 两个概念。同时，在技术指标优化方法上，引入了运筹学的线性规划和动态规划闭。 1 9 6 5 年前后，举世公认的实用边际品位先驱K ．F ．L a n e 兰纳法 区分了矿床开发 利用的三个阶段，阐明了每一个生产阶段生产能力约束要求不同的盈亏平衡品位，还 进一步证实了需要一个递减的边际品位才能使净现值极大化闭；2 0 世纪7 0 年代， H ．K ．J a l o r 将边际品位划分成“计划边际品位”和“作业边际品位”，其实质上提出 了级差品位指标体系。随后一些学者采用运筹学理论的标准算法计算边际品位，进一 步完善了H ．K ．J a l o r 的理论和方法1 2 7 - 3 0 l 。进入8 0 年代后，新西兰的W ．S e h e a 、加拿大 ．6 ． 北京科技大学硕士学位论文 的B ．M ．M a d 锄z i c 、法国的若利等人也将K ．F ．L a n e 和H ．K ．J a l o r 的理论与方法应 用于实际矿山优化设计。因此，1 9 6 5 年以后，可以认为是矿床品位指标研究从“动态 阶段”向“最佳阶段”转变的兴旺时期。 6 0 9 代以前，原苏联对矿床经济评价问题一直重视不够，研究不很深入，所以， 基本上是继续沿袭采用静态矿床品位指标的经济观点。2 0 世纪6 0 年代后期，原苏联等 国在采用双指标品位制 边界品位和工业品位 的基础上，开始重视动态品位指标的研 究，并逐步建立了用“级差矿利法”确定品位指标的动态理论，并对矿床品位指标的 评价方法，即计时评价和不计时评价进行了深入的讨论和研究。 2 0 世纪8 0 年代以来，随着计算机技术和人工智能理论的发展，国外学者采用边际 品位的单品位制，通过建立矿山生产和技术指标数据库，运用人工智能，运筹学等方 法对矿山技术指标进行了深入的研究p 1 铡。 2 ．2 国内矿山技术指标优化综述 在矿山技术指标优化研究中，最重要的技术指标是品位指标。我国和原苏联、东 欧一些国家的大部分矿山所采用的品位指标是双品位指标制p q ，即边界品位和工业品 位。品位指标优化对象主要包括边界品位、工业品位、出矿截止品位、入选品位和精 矿品位等。 我国矿床品位指标优化的研究工作开始于建国以后，当时许多矿床的品位指标是 前苏联专家制定的。改革开放以来，西方经济理论和评价方法纷纷进入我国。真正开 展矿山技术指标优化的研究工作开始于2 0 世纪7 0 9 代末，一些高校或研究院所与某些 矿山合作，开展了这方面的研究。中国地质大学、北京科技大学[ 3 5 - 3 9 ] 、中国矿业大学 等高校在这方面做了大量的研究和探讨工作，并运用了矿山生产实践，经过二十几年 的研究，我国在矿床品位指标优化方面取得了长足的进步，各种优化理论和方法纷纷 涌现，大批研究成果应用于矿山生产，取得了明显的经济效益和社会效益。 1 9 9 2 年，北京科技大学的陈希廉教授在其所编著的矿产经济学一书中，从微 观经济学的角度详细阐述了矿产经济学的研究对象和原则等，并提出了矿产经济学的 主要研究课题，如矿床经济评价、矿山技术指标优化、矿石综合利用的经济分析等， 而且较全面的介绍了当前矿产经济研究中所采用的方法和技术，如系统工程方法、多 目标决策、专家系统、投入产出法，风险分析和敏感性分析以及适合矿产经济研究的 计算机软件；由袁怀雨教授等编著的矿产经济理论与实践一书中，总结了当前我 国矿产经济研究的成果，提出了矿山技术指标整体动态优化的理论和方法，并对多目 标决策中的许多具体问题进行了深入的探讨和研究，如单品位指标制和双品位指标制 ．7 ． 北京科技大学硕士学位论文 的优劣、决策变量与决策目标的选取、权系数的确定和决策方法的选择等例；舒航、 王志民、马从安、徐志胜、唐小莉等在其学位论文中从品位指标优化、矿床经济评价 和采矿系统优化等方面深入研究了矿山技术指标和矿山决策支持系统问题1 4 0 ．5 0 l 。 2 0 世纪5 0 年代至7 0 年代，我国沿用的是原苏联的静态品位指标评价法，主要有类 比法、方案法和价格法等，这些方法准确性差，而且未考虑生成指标间的相互影响， 也没有体现时间因素的影响。6 0 年代，徐焘、钱抗生提出了级差品位指标理论和方 法，但未受到重视1 5 ”。 自从2 0 世纪8 0 年代初以来，我国在认真借鉴国外的先进技术及管理经验的基础 上，大力开展了品位指标优化工作，以北京科技大学为主体创立的矿床品位指标优化 技术，己成为国家科技成果重点推广项目。1 9 9 0 年，原国家科委已将其研究成果列为 “国家科技成果重点推广计划”工业领域1 9 6 项目之一，面向全国推广；舒航、陈希 廉所著作的矿床品位指标优化一书，对品位指标整体动态优化进行了系统全面的 阐述；1 9 9 4 年，“合理入选品位整体动态优化”课题被列为国家“九- 五”重点科技攻 关项目“高效选矿技术研究”课题之一 编号9 5 5 2 6 一0 4 ，北京科技大学是该子课 题的负责和参加单位。 近年来，矿床品位指标优化队伍己初具规模，大量著述的问世，标志着我国品位 指标优化研究在理论上取得了重要成果。这些理论与实践相结合，给矿山带来了可观 的经济效益。多学科交叉渗透及综合研究推动品位指标优化迈上了新台阶，品位指标 优化领域也不断拓宽1 5 3 J 。 当前，在我国品位指标优化的研究中，技术人员从大系统高度出发，以品位指标 为主线带动整个矿山技术指标的系统化，并且品位优化手段已完全实现电算化。尽管 目前我国还未有矿床品位指标优化方面的专著面世，有些技术人员正专心致力于专家 系统和决策支持系统的协同开发，以形成适应面广，通用性强的专家决策支持系统 E x p e r tD e d s i o nS u p p o r tS y s t e m s - - E D S S ，为企业、科研、设计部门及不同层次领导机 构提供服务。在这些方面，北京科技大学已取得一些研究成果【5 l - 5 5 1 。 ．8 ． 北京科技大学硕士学位论文 3 三鑫金铜公司的地质、采矿及选矿概况 3 ．1 矿床地质概况 矿区位于大冶湖盆地中，仅南东角为湖缘的剥蚀残丘区。湖盆区海拔标高1 4 ．5 m - 1 9 ．5 m ，最低河床标高为1 3 ．7 m 。东南角残留区地形起伏不大，一般海拔标高2 0 m ～7 0 m ，矿区内鸡冠山标高为6 9 ．1 3 m ，南缘猴头山标高为9 5 ．1 0 m 。 矿区北部与东北部的围湖造田堤坝，将湖水 间歇性 阻隔于堤坝以外，矿床隐 伏于围垦区稻田之下。 矿区有两个主要的生产系列，即鸡冠嘴和桃花嘴矿区．矿区距大 冶 沙 沙 铁 路3 公里，矿区内有公路与1 0 6 国道相通，可连接全国交通网络，距黄石长江水运 码头也只有3 0 公里，交通便利。 1 地层 矿区地表绝大部分为第四系湖积粘土所覆盖，仅在西南部零星出露有火山沉积 角砾岩。据钻探和坑探资料，覆盖层下分布有下述地层。 主要有三叠系下统大冶群 T i d y ，三叠系中统陆水河组 T 2 1 ，三叠系中一上统 蒲圻群 T 2 - 3 p q ，白垩系下统马架山组 K l m ，白垩系下统灵乡组 K 1 1 和第四系～ Q 。其中矿区北部、西部为湖积、冲洪积层；南部、东部为冲积、冲洪积及残坡 积层。岩性为亚粘土、亚砂土。 2 构造 区内构造发育，多期褶皱、断裂叠加，其中北北东向的叠加背斜是主要的控矿 构造，经初步恢复确定有四个隐伏背、向斜 B 1 一B 4 和六条断裂 F l ，F 6 ，这些构造 彼此有机地组合，形成一个控制矿床的构造系统。 1 褶皱 由北北东向隐伏背斜 B 1 横跨于三个北西向背、向斜 B 2 一B 4 之上组成控制矿 床 体 的构造空间。 北北东向隐伏背斜 B 1 轴向约3 0 。，轴面倾向东，倾角约6 0 。。8 0 。。背斜核部受 岩体吞蚀，南东翼部分残存，北西翼保存较全，为I 、l I 、m 号矿体的赋存部位。 2 断裂 北北东向断裂 F 1 属姜桥一下陆断裂带的鸡冠嘴一虾子地断裂的北段，为主控 矿断裂。断裂走向北东1 0 。，长约3 0 0 0 余米，断面倾向西，倾角7 5 。。 北西向断裂 F 2 一F 4 分布于猴头山一带，断裂规模较小，错断F 1 ，错距 】O m - 2 0 m 。 ．9 ． 北京科技大学硕士学位