多矿整合产能配置与区域开拓运输系统重构优化研究

论文摘要

矿山建设工程设计与规划是一项集技术、经济、资源及环境为一体,综合性较强的重大工程,而以多矿山整合而成的区域整体矿山在产能配置及开拓运输系统等问题上提出了更高的要求。本文在云锡公司实施资产重组与资源整合,构建以“三大平台”为基础的区域矿山建设背景下,开展多矿整合产能配置与区域开拓运输系统重构优化等研究。研究着眼于资源开发模式的创新和促进企业的跨越式发展,在和谐、统一、高效的理念下,运用现代非线性科学理论和方法、计算机模拟等技术,系统深入的分析和探讨了区域矿山采选匹配及优化、开拓运输系统重构、运输系统虚拟仿真及水资源安全预测与优化配置等问题。具体研究内容如下:(1)应用遗传算法对选厂生产能力进行优化,建立多目标选厂生产能力遗传优化数学模型。根据遗传算法原理,结合区域矿山选厂生产能力优化的实质,即多目标、多因素同时具有连续和离散变量的组合优化,以矿山选矿能力总和为适应度,以适应度最大建立目标函数。通过优化设计变量选择,以供矿量、开拓运输系统工程布置和尾矿库库容为主要约束条件的引入,采用最佳化搜寻遗传算法软件实现遗传优化数学模型的求解。优化结果为选矿布局的调整,选矿能力结构的改善,及实现资源利用率和效益最大化提供决策依据。(2)基于蚁群算法理论,构建区域地下矿山开拓系统的规划与优化模型。把复杂的区域矿山开拓系统优化问题转化为网络流问题,综合运用最小费用最大流,绝对中心等网络流理论对区域矿山开拓系统开展优化研究。提出基于蚁群算法的区域地下矿山开拓系统的规划模型,实现改进蚁群算法的计算机模拟,进行区域地下矿山开拓系统的蚁群算法优化。(3)分析地下矿山开拓运输系统的特性,阐述计算机模拟的基本理论,建立矿山地下运输系统模拟模型。以离散事件系统模拟的建模方法为基础,结合时间序列随机模拟递推模型进行开拓运输系统模拟模型的总体设计,初步建立各运输子系统微观模型和区域矿山运输系统总模型。模拟模型包含功能模块和逻辑结构,并实现了运输网络特性、列车运动特征、运输信号控制、运输事故响应等要素的整合。(4)以大型系统仿真软件Flexsim为研究平台,建立矿山运输系统仿真模型,实现区域矿山地下运输系统仿真。根据离散事件仿真理论,结合矿山地下运输系统模拟模型,以单轨、双轨运输模型单元构建各矿山子运输系统模型。进行子运输系统模型的合并得到区域运输系统的总体模型。根据模型研究在不同条件下运输系统的运行状况,评价运输系统运行效能,实现区域地下矿山运输系统决策的智能化和可视化。(5)分析水资源系统混沌特征,在水资源安全领域中引入混沌理论,将混沌理论和神经网络相结合,建立相空间重构神经网络耦合的神经网络需水量预测模型。通过模型调试,参数误差与灵敏度分析,进行水资源预测模拟。通过对模拟值和历史统计数据的比较,以验证模型的有效性,反映个旧东区水资源承载力的特征及水资源系统状态的演化规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 概论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.1.1 云南锡业公司发展概况
• 1.1.2 传统矿山开发模式存在的问题
• 1.1.3 严重制约未来生产发展的水资源问题
• 1.2 云锡公司的企业发展模式
• 1.2.1 “锡都”曾面临的困境
• 1.2.2 云锡公司的企业发展模式—“个旧模式”的形成
• 1.2.3 个旧矿区重点工程建设
• 1.3 论文主要研究内容与研究思路
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线与研究思路
• 第二章 区域矿山产能配置优化
• 2.1 引言
• 2.2 遗传算法基本原理及实现
• 2.2.1 遗传算法的特点
• 2.2.2 参数编码与初始群体的设置
• 2.2.3 适应度函数设计
• 2.2.4 遗传操作算子设计
• 2.3 区域矿山产能配置优化研究
• 2.3.1 生产能力优化数学模型
• 2.3.2 遗传优化求解模型
• 2.3.3 算法参数的设置
• 2.3.4 优化结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 区域矿山开拓运输系统重构研究
• 3.1 区域矿山开拓运输系统重构理论与方法述评
• 3.1.1 复杂工程系统设计决策问题特点
• 3.1.2 复杂工程系统设计决策方法分析及应用
• 3.1.3 复杂工程系统设计决策理论评述
• 3.2 区域矿山开拓运输系统评述
• 3.2.1 区域矿山开拓运输系统现状及存在的问题
• 3.2.2 区域矿山开拓运输系统优化步骤
• 3.3 区域矿山开拓运输系统重构蚁群算法模型
• 3.3.1 算法基本概述
• 3.3.2 区域矿山开拓运输系统重构蚁群算法模型构建
• 3.4 区域矿山开拓运输系统结构优化
• 3.4.1 约束条件
• 3.4.2 求解步骤与程序
• 3.4.3 云锡区域矿山开拓系统方案优化
• 3.5 本章小结
• 第四章 区域矿山开拓运输系统仿真概念模型
• 4.1 复杂系统仿真优化研究综述
• 4.1.1 系统仿真优化算法
• 4.1.2 系统仿真优化理论的完善与应用
• 4.1.3 系统仿真优化发展趋势
• 4.1.4 地下矿山运输系统仿真沿革
• 4.2 区域矿山运输系统描述与分析
• 4.2.1 区域矿山运输系统描述
• 4.2.2 区域矿山运输系统分析
• 4.3 区域矿山运输系统仿真基础数据处理方法与分析
• 4.3.1 区域矿山运输系统仿真随机数据处理方法
• 4.3.2 区域矿山运输系统装/卸矿概率分布密度函数
• 4.4 开拓运输系统模拟概念模型
• 4.4.1 离散事件系统的建模方法选择
• 4.4.2 模拟模型的总体结构设计
• 4.4.3 模拟程序的模块设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 云锡区域矿山运输系统仿真
• 5.1 概述
• 5.2 区域地下矿山运输系统虚拟实验模型构建
• 5.2.1 区域矿山运输系统仿真平台
• 5.2.2 轨道运输模型
• 5.2.3 子运输系统及总系统模型
• 5.3 区域矿山运输系统模拟分析
• 5.3.1 模型初始化及模拟求解
• 5.3.2 区域运输系统模型调整
• 5.3.3 运输系统评价
• 5.4 本章小结
• 第六章 区域矿山水资源安全预测模型研究
• 6.1 引言
• 6.2 区域矿山水文地质条件
• 6.2.1 个旧东区地下水水文地质及控制因素分析
• 6.2.2 矿田地下水迁移富集特征及控制因素
• 6.2.3 地下水运动迁移富集规律
• 6.2.4 矿区地下水水文地质特征
• 6.3 矿区水资源安全预测相空间重构混沌神经网络模型
• 6.3.1 混沌时间序列相空间重构
• 6.3.2 相空间重构参数的选取
• 6.3.3 区域矿山水资源安全预测分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 论文创新点
• 7.3 讨论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读博士期间主要研究成果