采掘计划编制.pdf

第十七第十七第十七第十七章章章章 采掘计划编制采掘计划编制采掘计划编制采掘计划编制 17.1 引言引言引言引言 编制矿山采掘计划是矿山生产与经营管理中最重要的决策任务。决策是否科学合 理，对矿产资源的综合利用，企业的经济效益和企业能否持续均衡地进行生产等都有 重大影响。好的采矿计划，能在“正确的时间、 地点开采出效益最佳的矿石数量和质 量”。在市场激烈竞争的环境下，一种有效的采矿计划编制工具，对矿山获得成功是 非常必要的。 与一般工业生产过程相比较，地下矿采掘生产具有生产对象矿岩体属性的不确 定性、采矿工艺方法的多样性、采矿生产过程中作业场所的动态性和生产单元间的时 空制约性等基本特征。此外，矿床地质条件、采场围岩力学性能、作业人员技术素质 等方面的随机与模糊因素对地下矿生产的影响亦更加显著。因此地下矿山的采掘计划 是一个复杂的生产系统，其工艺任务主要有开拓、采准、切割、回采、运输、空区处 理等，而这些大工艺中大多数又还包括凿岩、爆破、通风、出矿等一些小工艺；制约 条件多，主要有技术经济指标，开采区段的地质条件及其开采情况，现有人员和设 备、工程类别以及劳动定额；另外最后要输出反映各种计划量的报表及各类采掘进度 计划图件等，由此可见采掘计划编制的复杂性与难度。 三维可视化技术的发展以及资源评价体系的出现，为生产计划的编制提供了一个 很好的平台，一方面，在三维环境下，地下各种采掘工程在空间上的分布以及其之间 的空间关系变得十分清晰；另一方面，三维地质块段模型为块段地质属性，如品位、 岩性等，提供了空间分布状态，这样在计划编制中可以方便地查询和利用这些信息。 目前，地理信息系统GIS、三维图形显示与计算机辅助设计等数据收集和分析技术, 能帮助决策者深入了解、快速处理复杂的空间信息以前是由工程图表示。所以当矿 山设计、生产计划、矿堆进度计划、设备应用以及规模扩大等各方面参数发生变化时, 利用上述技术,管理人员可全面细致地研究和分析客观情况,加快计划的编制进程,保证 公司投资实现最佳化。 然而由于采掘计划编制自身的复杂性以及每个矿山企业生产特点的不同，这对能 否适应整个矿山企业生产计划编制的软件系统提出了挑战，特别是生产计划编制中的 优化问题，更是由于约束条件的不确定性，使整个软件系统的实现与实用都面临着一 个难以逾越的技术难题。如何采用系统工程及计算机等现代科学和先进技术使采掘计 划的编制的最终目的，是实现采矿计划以精确的数据建立科学的矿山模型并以此模型 帮助决策者做出最佳决策，从而使矿山生产经营任务得到最佳的效果，这将是未来几 年甚至几十年中亟需解决的难题。 17.1.1 生产计划编制的国内外研究现状生产计划编制的国内外研究现状生产计划编制的国内外研究现状生产计划编制的国内外研究现状 自20 世纪60 年代初计算机及运筹学引入采矿工程后，人们开始按两种不同的解 题逻辑模式，从两个方向进行矿山生产计划计算机编制系统的研究工作，一是采用优 化方法确定矿山生产计划；一是利用模拟方法确定矿山生产计划。近年来，人们又引 入人工智能技术，试图综合应用人工智能、优化法和模拟法来有效地解决矿山生产计 划的优化编制问题。 1优化法 优化法是通过建构抽象的数学规划模型，用一个优先关系集合函数表示矿山生产 计划涉及的工序的操作过程，根据约束条件和优先关系，采用数学规划方法实现目标 函数最佳化。应用于编制矿山生产计划的数学规划方法主要有线性规划、非线性规 划、混合整数规划、目标规划和动态规划，其中前四种采用的是单阶段决策模式，最 后一种采用的是多阶段决策模式；线性规划、非线性规划、混合整数规划和动态规划 进行的是单目标规划，目标规划进行的是多目标规划，所以线性规划在用于编制矿山 生产计划的优化算法中是最常用的。在应用线性规划法的过程中对计划问题的分析、 抽象和简化是关键步骤，分析人员通过对计划问题空间进行分析，确定目标和约束条 件。 为满足线性规划算法的要求， 分析人员一方面要对计划问题空间进行抽象和简化， 建构自己的“抽象解空间； 另一方面， 还需对目标和约束条件的表达式进行进一步简化， 使其具备线性性质。为弥补线性规划模型对计划问题空间的过分简化，引入非线性规 划、混合整数规划、目标规划和动态规划编制矿山生产计划。为缓减应用线性规划、 非线性规划、混合整数规划和动态规划编制计划的单目标与现实计划系统的多目标要 求的矛盾，有人引入目标规划编制矿山生产计划。目标规划是一种特殊类型的线性规 划，在目标规划中，所有的目标都结合到目标函数中去，只有实际的环境条件作为约 束条件。 为改善线性规划、非线性规划、混合整数规划和目标规划的单阶段决策模式难于 适应计划问题空间的复杂状况，Roman、RibeivoMuge 和云庆夏等人引入动态规划， 编制矿山生产计划。 2模拟法 模拟法属于描述型技术，它虽不能像优化方法那样，可对任何预定系统的目标进 行优化及使参数具体化，但确具有强有力的表达过程约束、处理随机因素和考虑大量 因素的能力。确定矿山生产计划常用的两种模拟模型模拟模型和交互式模型。基于 前者的模拟方法简称为模拟法，而基于后者的模拟方法简称为交互式模拟法。模拟法 往往强调设备和物料的移动，而交互式模拟法则多注重详细的成本估算或实际的回采 顺序。 根据模型所采用的“状态转移规则”的不同，可将其细分为网络模拟模型、普通模 拟模型和系统动力学模拟模型。基于网络模拟模型和普通模拟模型的常规作法可描述 为以模拟模型为主， 局部“状态转移规则”集中的回采工序接替部分辅以0-1规划模型 或线性规划模型。 网络模拟模型是基于“原始的采矿计划”中的工序顺序规定，采用网络分析方法确 认各个工序并以优先关系描述它们的内在联系，进而用网络表示的工序顺序代替“原 始的采矿计划”中的工序顺序规定，结合由一定的计划原则、计划指标和施工原则构 成的“状态转移规则集”，在基本数据的支持下，进行采掘工序的生产情况模拟。在模 拟过程中，根据“状态转移规则集”，在工序逻辑顺序允许的前提下，调整工序的生 产时间和顺序，即对“系统松驰”进行调节，得出实际允许并较优的计划方案。普 通模拟模型，往往是基于排队论模型来建构的。它直接根据“原始的采矿计划”中的工 序顺序规定，结合“状态转移规则”集排队规则集，进行对采矿工艺过程的模拟， 目的是检验原定矿山生产计划的可操作性并对其进行完善和补充，同时，指导和控制 矿山生产的进行。北京科技大学的研究人员曾将研究宏观系统的系统动力学引入采矿 工程领域， 建构了矿石生产系统即所谓的“矿石流 的系统动力学模拟模型， 以期揭示 矿石流动的动力学本质和流动规律，并在此基础上编制了峨口铁矿的采剥计划模拟程 序。 交互式模拟法是近年来随着计算机交互技术及交互式图形技术的产生而出现的一 种模拟方法，它将计算机当作处理信息和图形的工具，充分利用用户的直觉和经验这 些直觉和经验是难以用数学知识来表达的，通过交互的方式来编制矿山生产计划。交 互式模型与模拟模型的根本不同点在于前者不包含“状态转移函数”，“状态转移 函数”的操作由用户进行。近年来人们采用这种模型开发了许多编制矿山生产计划的 软件。 3综合法 综合法是指综合应用优化、模拟及交互式等模型，编制矿山生产计划的方法。根 据模型的组合特点，可将综合法细分为结构化模型综合法由结构化模型组合构成的 综合模型、半结构化模型综合法由结构化模型与交互式模型组合构成的综合模型、 智能综合法采用专家系统技术与现有模型组合构成的综合模型。 ①结构化模型综合法 优化模型仅涉及“计划问题空间”的部分领域，即确定采掘工程顺序及各时段的采 掘工程量， 而剩余部分为模拟模型的涉及领域。 鉴于这种情况， 有人进行了综合应用 优化模型与模拟模型编制矿山生产计划的研究， 试图使软件系统具有覆盖“计划问题空 间”的能力。由于这种综合法采用的仍是结构化模型，计算结果与实际的差距较大，使 它的实际应用受到限制。 ②半结构化模型综合法 “计划问题空间”是一个半结构化空间，单独采用交互式模型编制的矿山生产计 划，虽比较实用，但所编计划的质量取决于建构的交互式模型质量和用户的能力，且 得到的只是众多的可行方案中的一种，往往不是最佳方案。综合应用结构化模型与交 互式模型来解决具有半结构性质的矿山生产计划编制问题，自然就成了人们研究的热 门课题。综合应用优化模型与交互式模型的通常做法为在编制露天矿的短期生产计 划中，先用交互式模型确定工作单元，再用优化模型确定工作单元的工程量，然后用 交互式模型平滑结果。德国的F．L．Wilke 和葡萄牙的Muge 等人在这方面作了许多 研究工作。 F． L． Wilke等人的做法是 用交互式模型， 在Lynx 图形软件包的支持下， 确定生产单元、电铲布置等，而每个生产单元的采出量和每台电铲的装载速度，由线 性规划根据质量要求求出，最后，由设计人员考虑其它因素对方案作适当修改，以此 完成短期计划的编制工作。Muge 等人在进行了单独应用动态规划编制分段法矿山和 充填法矿山的短期生产计划之后，近年来，开始进行综合应用动态规划模型与交互式 模型编制矿山生产计划的研究。其作法是应用交互式模型编制中期计划，在此基础 上，仍用交互式模型确定待采矿块及顺序；再采用动态规划模型，考虑吨位、品位、 偏差的约束，确定采掘工程量。 模拟模型与交互式模型的结合，形成具有交互功能的模拟系统，“状态转移函数” 的部分功能由程序固定，其余部分功能由人通过交互式方式来提供。现有的编制矿山 生产计的软件大都采用这种结合模型。欧洲共同体正实施一项用模拟技术进行矿山开 采可行性研究的研究计划．开发了0．P．MINE模拟软件包，该软件采用交互式模型 确定开采顺序，用模拟模型完成其余的编制计划内容。胡乃联等人采用搭接网络模型 辅助确定开采顺序，这种模型即可表达工序之间的顺序关系，又可表达工序之间的搭 接关系，然后用网络模型确定施工方案；最后，再用交互式模型平滑结果，该文作者 将这些过程概括为优化导向，交互式作业。 ③智能综合法 专家系统Es技术，易于考虑系统的特殊的本质特征。应用“If-Then” 规则， 一方面可以把传统的和用数学知识表达的采矿规律汇集在一起，另一方面可以把采矿 者的开采经验引进到开采更复杂矿体的计划和模拟过程中。80年代中期，人们开始应 用 ES 与现有模型的结合方法，进行编制矿山生产计划的尝试，从发表的文献来看， 主要是采用Es与模拟模型的结合方法。这种智能综合法的实质是采用ES的搜索技术 代替模拟模型中的“状态转移函数”，其具体作法为将采矿约束用规则的形式表达 并以此构成知识库， 基于这样的知识库， ES搜索技术根据表征生产计划目标的评价函 数确定采掘工程顺序。 施莱弗于1986年应用这种方法确定露天矿的开采顺序， 并备用 MⅣAN0 专家系统，该系统简单，且能运用采矿过程的资料。N．谢曼纳夫等人采用 这种方法确定充填法矿山的开采顺序。K．菲塔斯等人，先采用这种方法确定露天矿 的开采腰序，再用交互式方法平滑所得顺序，以此进行长期计划的编制，然后，采用 优化模型线性规划模型与交互式模型的结合方法，编制短期计划。李仲学等人在所 研制的煤炭企业生产计划管理决策支持系统中，先用模拟模型与 ES 的结合方法确定 回采衔接方案，再用交互式模型平滑结果。 在23rd APCOM 会议上，B．Tolwinskid等人撰文论述了一种动态规划模型与Es 的结合方法，并采用这种方法确定露天矿的最终境界。该研究为采用动态规划模型编 制矿山生产计划提供了一种值得借鉴的方法。 17.1.2 生产计划编制存在的问题及改进途径生产计划编制存在的问题及改进途径生产计划编制存在的问题及改进途径生产计划编制存在的问题及改进途径 （1）如何评价确定的矿山生产计划方案是否满意，是一个多目标决策问题，也是 目前矿山生产计划的编制方法没有很好解决的问题，一则是因为多目标决策的理论和 方法还有待进一步发展，方能胜任解决现实复杂问题的重任；二则是因为采矿工程的 特殊性，各矿山的情况差异很大，建立通用的对矿山生产计划方案进行评价的指标体 系包括指标的确立和各指标的权重的确定比较困难。所以，如何归整众多的矿山情 况，找出确立指标和确定指标权重的准则及建立相关的支持知识库、模型库，是目前 采矿科学工作者急需研究的问题。 （2） 如何合理地确定采掘工程顺序是一个难于结构化的问题， 也是目前的编制矿 山生产计划方法的薄弱环节。优化法虽涉及这个问题，但由于其模型的简化及表达过 程性约束能力不足的缺陷，使它求出的采掘工程顺序与实际情况差距比较大；模拟法 基本上没涉及这个问题；交互式方法只为用户提供信息和图形处理的计算机支持，具 体的工作还得用户自己进行。目前涉及这个问题的主要是 ES 与模拟法结合的智能方 法，但它也仅限于采用局部择优方法代替模拟法中的“状态转移函数”。采用局部择优 方法搜索得到的方案是可行方案，如何判断这个方案是否满意和如何基于已选方案搜 索满意方案这涉及搜索方法和搜索策略问题，它是目前规划类 Es 技术面临的难题之 一，是目前采用ES 与模拟法结合的智能方法编制矿山生产计划所面临的主要难题。 鉴于 ES 技术还有待进一步发展的现状，如何结合采矿生产系统的特殊性，研究出一 种适合编制矿山生产计划的 ES 搜索方法或 Es 与其它技术综合的搜索法，是目前摆 在采矿科学工作者面前的课题。通过岩石力学分析或计算得出使采场稳定的回采顺 序，在此基础上，结合考虑其它的采矿约束确定采掘工程顺序，这是目前的确定采掘 工程顺序的做法。把岩石力学分析或计算与技术经济分析结合，岩石力学分析或计 算与采掘工程顺序的确定结合，这也是当前的研究方向之一。 （3）资源设备、劳动力、资金等的合理配置问题，是一个有待进一步研究解决 的问题。目前采用的资源配置方法大体上可概括为应用模拟方法网络模拟模型、普 通模拟模型和交互式模型，在不产生资源冲突的前提下进行资源配置，获取一个可行 方案。引入人工智能中的“时间规划方法”或人工神经网络求解组合优化的方法，结合 现有的模拟方法，寻求进行资源合理配置的有效方法，是一项值得研究的课题。 （4） 对采矿生产系统中的随机因素的有效处理问题， 是目前的编制矿山生产计划 方法的薄弱环节之一。研究采矿生产系统中的随机因素产生规律，并寻求有效的表达 方式和计算机实现方法，有助于这个问题的解决。 （5） 基本信息的可靠性问题。 可靠的基本信息是制定满意的矿山生产计划方案的 前提，基本信息主要包括两部分的内容地质数据和生产数据。获取可靠的地质数据 需要高质量的矿化模型及高质量的地质信息处理系统的支持。现在对于构造高质量的 矿化模型方面， 只要提供一定的地质数据库， 再通过地质统计学对未知区域进行推估， 则可以得到相应精度的结果，且其可靠程度高，这个难题基本解决，所得结果完全可 以用于生产实际。获取可靠的生产数据需要完善的数据库、模型库和知识库的支持。 采矿生产系统比较复杂，编制矿山生产计划需要大量的数据，客观上要求数据库的支 持；采矿生产系统中的各工序所处的工程背景差异较大，同一工序由于所处的工程背 景不同其相应的生产数据也不同，客观上要求模型库和知识库的支持。根据工程背景 的描述参数，借助于模型库中的“工程背景与生产数据之间的映射关系”，在知识库的 帮助下获取其相应的生产数据。建立数据库、模型库和知识库是一项基础的、费力的 工作，国外这方面的工作做得较多，国内也开始对这方面的工作重视起来，但做得还 远远不够。 采用软件工具建立数据库和知识库， 回归方程作为建构模型库的主要手段， 是目前采矿界常用的建立数据库、模型库和知识库的方法。由于“回归方程表达工程 背景与生产数据之间的关系”的能力有限，致使模型库的建立比较困难，人工神经网 络的引入有助于这个问题的解决。 （6）矿山生产计划编制系统与其它采矿设计系统的协调问题。 事实上， 矿山生产 计划编制系统只是采矿设计系统中的一个子系统。采矿设计系统中的各子系统需要相 互协调， 并且子系统中的有些问题需要从上一层次系统采矿设计系统的角度来解决。 目前，采矿设计系统中的各子系统的协调问题没有得到很好解决，一则是因为子系统 本身还有待完善，二则是因为子系统之间的协调技术还有待进一步发展。近年来，国 内外的许多部门和个人，开始对矿山生产计划编制系统与其它采矿设计系统的协调问 题进行研究， 如英国帝国大学与德国柏林的两所大学合作， 正研制“坑内金属矿采矿布 置的计算机辅助设计系统”，该系统遵循组合设计的思想，将地质、地质统计、岩石力 学、采矿方法、设备选择、采矿进度、经济评价和进度计划结合起来考虑，试图建立 一个以计算机为基础的不违背采矿设计完整性的组合设计系统。到目前为止，国际上 的三大采矿商业专业软件Datamine，Micromine和Surpac已经初步地集成了地质、测 量、采矿的一些工作，并在世界范围内进行了推广应用。然而由于很多方面都还不很 完善，且在国内矿山使用困难，所以还很难对国内矿山带来直接效益。 （7）矿山生产计划的可操作性问题， 是一个应该引起采矿科学工作者， 特别是我 国的采矿科学工作者重视的问题。编制的矿山生产计划应与应用环境匹配，优化的或 满意的矿山生产计划， 只有在有效的管理体制、 合格的人员等的支持下方能变成现实。 17.2 MINE2-4D 软件简介软件简介软件简介软件简介 Mine2－4D 软件是由MICL 公司创建，是一套完全自动的地下 矿山掘进计划系统，同时通过有效的数据和变化的管理体系来实现 成本的降低和业绩的提高。它整合了中长期计划，结合Gantt图表， 3D设计和动漫演示， 完全实现当前采矿和软件系统的协调一致的界 面。通过“设计－整合－自动－协作－调节”等步骤实现直接调用 数据源，自动更新数据的满足矿山生产的进度计划系统。当前的数 据可能来自 Datamine、Vulcan、Gemcom、Surpac、Medsystem、 Micromine、 和CAD系统如AutoCAD、 Amine、 Microstation、 Promine、 Cadsmine 等等。该软件不仅实现了采矿设计工艺的流水线生产并能 在三维环境中显示这些信息， 而且很方便在4维空间进行开采计划。 通过条理清晰的施工过程缩短了编制计划的时间，同时增加了在应 用采矿原理来解决计划难题的比例，从而大大提高了生产效率。其 意义在于①实现矿山更完善的采矿计划；②提高了采矿计划在实 施过程中的可执行性；③改进了在不同阶段对计划的选择性；④对 于假设的快速反应。 这个软件包可使耗时的设计与调度过程自动化， 大大地减少了所需投入的总时间并能够快速精确地对各种开采情况 进行评估。 该软件程序为全部的采矿计划，从一般采矿设计到计划到报表，都进行了结构化 布局，按下列步骤进行。 第一步设计 Mine2-4D 软件通过使用线属性来定义不同开挖类型从而使大量的采矿设计工艺 自动化。通过用独特的颜色、线型和符号来创建一条新线或一组线，用户在以后可 以把这独特的属性应用于其它线。 第二步设计定义 设计阶段一完，Mine2-4D就把属性应用到线上。这些属性包括描述，开采速率 与计划限制。 第三步排序 当线已经完全创建好后， Mine2-4D便根据线开始生成墙与点目标。 墙是用来生成 实体以便查询地质块段模型，而点是用来在不同目标之间创建计划连接的。本质上， 墙是用来生成数据块，而点是用来确定这些数据块的时间。 第四步计划 墙目标的排序完成后，就可以生成实体了，这样便可以用来查询地质数据库。这 时用户已经有了完全的三维数据与基本的计划从属关系，接下来需要做的仅仅是把计 划最终定下来。为了确定最终结果，要把数据导入EPS中。这个程序是一个单独的工 具，也是Mine2-4D 中的一个集成部分，它是一个高级采矿日程安排程序。用EPS 来 编排时间的一个最主要的优点是当计划有变并保存了，则三维数据可以更新，即允许 用户在Mine2-4D中激活计划表中的数据。 第五步报表 在建立 Mine2-4D 时，我们知道如果要想进行一个四维的计划，其中一件事就是 能与其它完全不同的方法进行沟通。 Mine2-4D有一套报表工具使用户能与各种方法的 设计进行通话，从详细成本预算到3D动画。 17.3 首采区段生产计划的编制首采区段生产计划的编制首采区段生产计划的编制首采区段生产计划的编制 深井开采生产计划的编制，不仅复杂，而且更重要。根据生产实际状况，采用国 际商业专业软件Datamine编制计划的专用软件包Mine2-4D， 介绍并展示2006年冬瓜 山采掘计划编制情况。首先，对2005年底的生产进展进行预测，然后在此基础上，对 整个首采地段进行计划安排， 其中主要对2006年的生产计划进行重点分析， 根据所得 结果，我们可以对整个计划的优缺点进行分析，并可给予一定的调整，另外还可提出 对现有生产状况进行改善的意见，从而解决相关制约生产的瓶颈，提高整个矿山生产 能力。 二ＯＯ六年采掘技术计划是结合矿山发展的现状而进行编制的。编制的指导思想 是认真贯彻矿山技术政策，合理利用和开发矿产资源，充分发挥矿山生产能力，依靠 科技进步，提高矿山企业的整体经济效益。编制的原则是合理安排开采顺序，平衡好 采、掘、出、充关系，抓好生产衔接和支护工作，保持生产持续稳步发展。 17.3.1 生产现状调研生产现状调研生产现状调研生产现状调研 2005年8月份，对冬瓜山的生产现状进行了调研，得到的主要情况如下 1-790水平 54 线采场 2、4、6、8 底部结构已完成，采场 10 出矿巷、堑沟完成，采场 12 出矿巷、堑沟完成一半，14采场完成20m左右；52线12号采场出矿巷完成；联络道 52线还有100m左右没打，54线到3号溜井、56线已完成。 2顶部工程 54-2、54-4完成，54-6完成3/4，56-8完成，54-10完成一半，54-12完成一小半， 54-14、54-16 完成，52-16 结束，54-14 基本完成，56-2、56-4 结束，56-10、56-12 完 成，56-14、56-16 剩小半，联络道58 线完成一小段，52 线穿脉转弯处没完成，54 线 已完成。 3-730基本结束 4溜井52-1、52-2、54-1、54-2、56-1完成。 5工作面一共有9 个组，同时底部6 个工作面在54 线，顶部6 个工作面在56 线，共2台凿岩台车，3台铲运机，掘进速度为2.5m/d。 6支护每个采场掘进完后进行支护，底部工程需两个半月，顶部工程需一个半 月。 7凿岩 大孔165mm2台， 2500-3000m/mo， 中深孔135.4 mm， 设计7000m/mo， 范围 4000m/mo5300m/mo。 8堑沟与拉底11.5 月1218 次，拉槽 2.5m/L，12 天放一次，6m5.8m，13 个孔装药，总共17 个孔，其中1 个开槽孔，当拉槽到10m 时，开始侧崩，以补偿空 间为基准参数，每次崩35排，崩矿量在40008000t之间，呈倒台阶型推进。这种情 况只是在生产初期为了提高矿山生产能力使用，即只在 52-6与 52-8采场中使用，如 图 17-1 所示。而其它采场都是一次形成拉槽后再进行侧崩。而试验采场 52-2由于所 采用的方法是大孔束状球形药包落矿法，其采场崩矿次序如图17-2所示。 9出矿电铲6台，采铲1台，出矿效率2400iT/d。 10充填每个采场需要2.5月。 总共62个采场， 其中， 中深孔采场有 52-18、 52-19、 54-18、 54-19、 54-20、 54-21、 56-19、56-20、56-21、56-22、56-10，其它的都是大孔采场。 图17-1 倒台阶型推进示意图 图17-2 试验采场崩矿次序 17.3.2 基础数据准备基础数据准备基础数据准备基础数据准备 冬瓜山首采区段数据准备工作主要包括三维块段地质模型、掘进设计线、巷道固 定断面形状、采场轮廓、不规则断面工程、设备台效和生产工序等。 三维块段模型是指资源与开采环境可视化中所建立的三维地质块段模型，以便在 后面的计划时从中提取有关信息作为属性加载到每一个任务中，从而达到信息查询的 目的，如图17-3所示。在查询了地质块段模型后，得到了每个采场的开采量、体积以 及其平均品位，其统计数据见表17-1，冬瓜山矿床储量统计表按采场。 图17-3 三维块段模型的三个方向的剖面图 表表表表17-1 冬瓜山冬瓜山冬瓜山冬瓜山首采地段首采地段首采地段首采地段储量统计表储量统计表储量统计表储量统计表（（（（按采场按采场按采场按采场）））） 统计位置 体积 m3 矿量t 平均品位 52线隔离矿柱 391218.48 1506191.16 0.91 54线隔离矿柱 366454.25 1410848.87 0.82 56线隔离矿柱 437929.27 1686027.68 1.16 58线隔离矿柱 388353.85 1495162.31 1.12 52-1采场 82933.53 319294.09 0.68 52-2采场 116698.70 449289.97 0.79 52-3采场 94360.76 363288.93 0.87 52-4采场 95550.45 367869.23 1.1 52-5采场 82745.69 318570.91 1.83 52-6采场 80162.85 308626.97 1.2 52-7采场 77533.02 298502.13 1.04 52-8采场 65354.4 251614.44 1.25 52-9采场 56259.57 216599.35 1.45 52-10采场 58294.56 22443405.6 1.6 52-11采场 57543.18 221541.24 1.83 52-12采场 71052.37 273551.63 1.68 52-13采场 59343.37 228471.98 1.31 52-14采场 59812.98 230279.97 0.72 52-15采场 54584.63 210150.83 0.78 52-16采场 56071.73 215876.16 0.83 52-17采场 58247.60 224253.26 0.5 52-18采场 51344.30 197675.54 0.35 52-19采场 45802.87 176341.05 0.5 52-20采场 47540.44 183030.69 0.62 52-21采场 46429.02 178751.72 0.63 52-22采场 65604.86 252578.71 0.65 52-23采场 66982.39 257882.20 0.74 54-1采场 86643.50 333577.46 0.96 54-2采场 102516.40 394688.13 1 54-3采场 137048.57 527636.99 1.12 54-4采场 134324.82 517150.54 1.06 54-5采场 119187.64 458872.42 1.13 54-6采场 113442.72 436754.45 1.04 54-7采场 91871.85 353706.62 1.02 54-8采场 91308.32 351537.02 0.92 54-9采场 61284.43 235945.04 0.85 54-10采场 56369.15 217021.22 0.91 54-11采场 47258.67 181945.87 1.01 54-12采场 47790.90 183994.94 1.13 54-13采场 55899.54 215213.21 1.26 54-14采场 56603.95 217925.22 1.01 54-15采场 57386.64 220938.57 0.57 54-16采场 65824.02 253422.45 0.68 54-17采场 65323.10 251493.90 0.75 54-18采场 75811.11 291872.75 0.8 54-19采场 48917.97 188334.16 0.64 54-20采场 36379.31 140060.35 0.41 54-21采场 27221.87 104804.20 0.32 54-22采场 28583.74 110047.41 0.45 54-23采场 34547.83 133009.11 0.54 54-24采场 40386.67 155488.69 0.34 56-1采场 55054.24 211958.80 0.81 56-2采场 83121.40 320017.41 1.2 56-3采场 88928.95 342376.44 1.33 56-4采场 102469.44 394507.33 1.49 56-5采场 98102.05 377692.86 1.13 56-6采场 97710.70 376186.19 1.14 56-7采场 92451.04 355936.50 1.47 56-8采场 78957.51 303986.41 1.6 56-9采场 69784.41 268669.98 1.18 56-10采场 67405.04 259509.41 0.83 56-11采场 54271.55 208945.45 0.93 56-12采场 63115.91 242996.27 0.94 56-13采场 50592.92 194782.72 1.02 56-14采场 55789.96 214791.35 1.21 56-15采场 57496.22 221360.44 1.23 56-16采场 66841.51 257339.80 1.36 56-17采场 74637.07 287352.73 1.28 56-18采场 63147.22 243116.80 1.23 56-19采场 48385.74 186285.09 1.16 56-20采场 42750.39 164588.99 1.11 56-21采场 36880.23 141988.90 1.08 56-22采场 42421.66 163323.39 0.81 56-23采场 32888.53 126620.82 0.44 设计对象分为固定横断面类型、轮廓线类型不规则形状类型、复杂实体采场， 它们都是用线来表示的。但固定横断面类型的设计线为测线，然后分别为每条设计线 指定横断面，从而可形成实体，图 17-4 与图 17-5 分别是试验采场的固定断面类型与 采场的设计线。 图 17-4 实验采场的固定断面类型设计线 图 17-5 实验采场的采场设计线 对象属性分为可视与不可视。可视是线型、颜色与符号，而不可视的是其它 设计中相关的特征如填充类型、区域、岩石类型等。通过手工与自动两种方法可 以把特征应用于任务任务中。 基础数据性质主要指 m、面积、现场吨、现场体积、密度、重量因子、品位 因子、所采重量、所采体积、空体积、各种金属以及需派生的各种工艺，如支护 与充填等。其它参数有矿岩密度，设备台效，线分段长度，采场分层高度以及采 矿方法等。 有了这些基础数据，用户可以通过各种设计线创建设计定义，把属性自动应 用到这些线上，从而来定义不同开挖类型去自动实现一系列的采矿设计过程。 17.3.3 生成任务生成任务生成任务生成任务 对设计进行分段，形成生产任务，同时根据基础数据，计算各分段任务的工 程量，并为各分段任务添加各种属性与性质。 生成帮线与点是生成任务中的非常重要的一步。在设计定义时，就为开采布 置指定了很多规则与尺寸， 并把它们与实际设计线联系起来。 在生成帮线与点处， 根据设计定义中建立的规则由设计来创建三维任务点。查询块段模型需要实体， 而点是用来在不同实体目标之间建立计划连接的。换句话说，帮线是用来生成数 据块的，而点为计划提供了这些块之间连接的一种方法。 对于固定断面类型， 根据设计定义中指定的分段长度把每一个描述类型分成 段，并在每一小段的中心生成一个任务点与帮线，任务点是用来存储分段上所有 信息的，包括长度，体积，吨位与品位，而帮线是用来生成实体数据块的。如图 17-6 所示。 对于轮廓线类型，首先要为其生成中心线；然后根据所指定的分段长度来对 轮廓进行分段，分段线是垂直中心线的，所以在此之前应确保中心线是否合适； 最后阶段将会在每一个轮廓分段的中心生成一个任务点， 同时对每一个轮廓任务 指定了起点，中点与结束点。 在复杂实体准备时， 将先检查复杂实体设计文件并把设计线分成两线与多线 复杂实体。其原因是两条线组成的复杂实体没有内部序列连接，采场是完全处于 两轮廓线之间。分开后将会为两线复杂实体生成任务点，多线采场间生成必要的 中心连接，这包括生成复杂实体采场任务点并将它们连接。任务点将产生在每 一个采场线的中心，而中心连接则产生在这些任务点之间。如图 17-7 所示。图 17-8 与图 17-9 分别是试验采场的固定断面类型帮线与点以及复杂实体中的任务 点与中心连接。 图 17-6 所产生的固定断面类型帮线与点 图 17-7 所产生的复杂实体中的帮线与任务点 可以在计划中产生新的任务，即派生任务，派生任务一般是那些难以设计的 如充填或爆破。生成派生任务有两个步骤生成派生任务定义与生成派生任务 的帮线与点。 用户可以通过定义一个派生任务属性与基本任务属性之间的数值关 系以及空间关系，并对派生任务其它的属性进行设定，然后便能在基本任务的基 础上生成派生任务。 这样便有了所有任务的帮线与任务点，同时会产生一个虚拟评估数据报表， 其中有各种空间位置参数，分段名称以及其它各种定义好了的属性与性质。 图 17-8 实验采场的固定断面类型帮线与点 图 17-9 实验采场复杂实体的帮线与任务点 17.3.4 流程优化与确定任务作业顺序流程优化与确定任务作业顺序流程优化与确定任务作业顺序流程优化与确定任务作业顺序 首先，根据任务的工程量与设备台效确定各任务的作业时间，然后，根据计 划技术经济指标为目标，由工程的衔接关系及设备资源等约束条件，优化并确定 作业顺序。 1顺序连接 现在已经有了要排序的所有任务点尽管它们含有虚拟值，它们之间可以通 过依赖性来排序。 排序可以自动生成， 也可以通过手工排序。 这个过程至关重要， 主要有如下步骤 ①设置自动依赖性定义中基本搜索参数； ②产生自动依赖性规则； ③通过生成自动依赖性定义与手工依赖性检查的反复过程来细化排序； ④同时使用自动与手工排序选项完成采矿设计排序。 2实体生成 对于固定断面类型，根据前面生成的帮线与横断面，沿着帮线生成一系列垂 直于横断面的外壳，其间距由分段长度来决定。然后把帮线上所有的点与横断面 相连形成一系列的三角网，而点与三角网便形成了线框模型。如图 17-10 所示。 图 17-10 固定断面类型实体模型 图 17-11 复杂实体类型的实体模型 一旦设计定义建立好后， 固定断面类型的实体模型不再需要用户输入选项和