采矿系统工程

采矿系统工程 1.说明系统、系统工程、采矿系统工程的概念和区别 答:系统是由相互关联、相互制约、相互作用的一些部分组成的，具有某种功能的有机整体。系统工程是从整体出发合理开发、、实施和运用系统的工程技术。采矿系统工程指:应用建模、仿真等技术时系统提供决策依据的研究进程。 2.影响矿山产量规模的主要因素有哪些,简述优化矿山产量规模的主要方法及核心问题 答;主要因素:?市场需求?资源条件?技术条件?经济条件?其他条件。主要方法?泰勒准则:把境界内的矿石储量点服务年限归纳为经验公式，简介的给出一定储量条件下的最优规模。?优化矿山生产能力的准则应使矿山投资取得不低于平均利润的经济效益?通过计算各种规模条件下矿山累计投入量和累计利润从而计算出各种规模的利润率，最后找出利润最高的规模为最佳经济效益规模?最小费用法:以单位投资成本、单位单位经营成本和产量规模值率，最后找出最低成本规模为合理规模。?优化矿山生产能力和服务年限的目标应便于矿石储量的终值最大。?矿山最优服务年限或生产能力的确定用使其净现值或内部收益达到最大。核心问题:要建立矿山开采成本与产量规模之间的函数关系。或者是收益规模的函数关系，然后取得最大值 3.举例说明一定的开采工艺系统可能对矿山产量规模构成的约束条件 答:以安家岭矿的圈定可采储量1500Mt的情况下合理产量规模的问题为例。分析说明:矿山最有产量规模不仅与技术、经济因素有关，还语音环境内圈定的储量规模密切相关。储量规模越大，一定产量规模下的绝对经济指标越好。但储量规模过大时，单位经济效益指标变差，说明矿田储量与合理产量规模之间存在合理匹配关系。安家岭在选定的开采工艺及可实现的产量规模条件下，其原圈定的境界范围过大，应该分开，即每采区可采储量500-550Mt当年产量为15-20Mt时，可使单位储量净现值和年均净现值达到或接近最优值。 4.简述采区设计优化准则的选取及对模型建立的影响 答:最优化准则的选择:?单指标时:单目标决策法比较简单实用，所采用的指标为采区吨煤生产费用最小，其优化方法为非线性规划?多指标时，指标可有:a.采吨煤生产费用低b.采区生产压力大c.采区巷道掘进工程量最小d.采区准备时间短.e.煤炭资源损失小、采出率高f.有利于采区接替和生产稳定，采区服务年限长g.便于生产管理。同时生产的采煤工作面少h.采区生产系统安全可靠。对模型建造的影响:多目标的8项指标均采用时优化模型比较复杂;工作量大，而且一些指标之间相互关联不完全独立，还有的指标难大量化，所以采用多指标时往往只从中选取几项。 矿井优化为什么要采用多目标决策, 5. 答:在矿井开拓方案的优化准则的指标中，最优性准则有折算费用最低或利润最高或劳动消耗最低，其后又加入时间对投资和费用的影响等。但是在实际上，在矿井设计方案选择的决策中，都是从多方面进行综合分析，使用单目标决策的方法已经不能满足需求，因此采用多目标决策方法。 6.在矿压规划中采用0-1规划和目标决策的作用是什么,试结合数学模型进行分析 答:“0-1”作用:在编制矿区生产发展长远规划时，主要任务之一是确定生产矿井改扩建和新建矿井的数量和规模。其作用是?考察矿区投资、总产量和经济效益三只之间的的相互影响和制约关系。确定如何合理使用资金使其发挥最大效益?在有限的投资条件下，确定如何满足矿区总体要求?确定在满足矿区总产量增长幅度下，所需的最低资金等问题。“目标规划”的作用:?目标规划是:多目标决策问题最优化、多种求解方法中最有效的一种?检测各矿井改扩建前、后的产量效益、成本及改扩建、新建的投资分配，还可以预测生产矿井不改扩建的产量、成本?模拟产生矿区规划可行方案，对方案进行综合分析。 7.层次分析的主要特点是什么,对层次分析的结果为什么要进行一致性检验, 答:主要特点:把复杂问题中的各种因素划分为相互联系的有序层次使之条理化，根据某一客观现实的判断，就每一层次的相对重要性予以定量表示，利用数学方法确定表达每一层次的相对重要性次序的权值，并通过排序结果分析和解决问题。原因:由于客观事物的复杂性和人们认识上的多样性，可能产生片面性，要求每一个判断矩阵都具有完全一致性是不可能的，特别是对因素多、规模大的问题更是如此。为此，在考察层次分析法得到的结果是否基本合理时，需要在各排序过程中进行一致性检验。 8.如何模拟采煤机生产过程，能够得出那些结果, 答:以采煤机运行为主体的采煤工作面生产状况模拟适用于采用最小时间事件步长法，即模拟采煤机开动生产和因故障停顿两种事件的交替变化，用以反映工作面出煤情况。模拟的初始状态定为工作面生产班的开始时间，采煤机停在工作面下端，然后由交接班事件的固定停顿，采煤机开始运行，发生故障停机，故障消除后再次运行等，直至一班时间结束再进入下一班，直至给定的班数模拟完毕。结果:每班的煤炭产量、进刀数、推进度、开机停机时间和开机率经若干个班的模拟，可得出平均的班产量、日产量、日进度、开机率等。 9.说明采矿系统工程的应用范围 答:?矿床赋存条件的分析与评价?矿山开采设计规划?矿山生产工艺系统?矿山建设及项目评价?矿山压力及边坡稳定?爆破工程等其他方面 10.矿井采煤方法优选包括哪些，采用什么方法得出什么样的结果, 答:包括采煤工艺、设备和回采巷道布置、相互关联为一体的两项内容。采用采煤方法选择决策支持系统的方法，其针对不同的煤层地质条件，建立相应的模型，提出所需的数据，确定评价的方法，最后汇集形成决策支持系统的开发。 11.试列举你所见矿业系统中的若干种排队现象，并分析采用排队论方法解决这些问题的适用性，如用问题试提出改进的解决途径。 答:?矿山采掘系统运输系统的排队论?矿井掘进工作面上穿孔、爆破、装载、支护等各个工序常见到依次等待的排队问题。运用埃尔朗分布的有限顾客循环排队模型。图像有以下特点:当k=1时为复指数分布函数 当k增大埃尔朗分布图像由不对称逐渐向对称型过渡。当k?30近似于正态分布，当k??时，变为确定型分布。可是一般的埃尔朗分布属于完全随机与完全确定之间的中间型分布，其具体特征数由阶数k所规定。在实践中以根据矿山实际资料进行统计分析，用不同阶数埃尔朗分布分别拟合各项作业时间等参数，从而形成埃尔朗分布的循环排队系统。这种排队模型摆脱传统的负指数分布模式可能成为用排队论方法解决矿山工艺配合问题的一条新途径。 12.编制矿山采掘工程计划的数学规划诸法(如整数规划、动态规划、目标规划等)得特点是什么,试结合其数学模型分析。并对诸法在应用中存在的问题及其解决途径进行探讨。 答:?整数规划的特点:一般是针对某一开采时间建立的。但由于待采矿块集合往往很大，过多不易于求解。其数学模型为:。由于矿山采掘工程计划课题的动态复杂性，上方法的通用性尚有不同的看法，如近年来有研究用拉格朗日参数化方法求解整数规划的模型是不敛的，也不可能得到采掘工程计划的最优解。?动态规划的特点及存在的问题:基于每个开采阶段可能有若干个决策，相应的剥采进度计划可行方案，而以某一可行解为起点，又派生出下一阶段若干个可行决策，由此逐个不断发展下去，不同阶段的决策集合将形成多个策略，而动态规划的任务即在众多决策中寻优。该方法的可行性决策数将随着开采阶段数的增加呈指数关系迅速增大，给计算机造成“维数障碍”。解决途径:?N-best争相删减法?优化方案删减法?分组修剪法?目标规划的特点:目标规划适用于解决多目标优化问题，而且由于引起了偏离变量和目标值的概念。在对系统进行优化时，除了可以实现对目标的极大化极小化这两种优化方式之外，还采用了“尽量接近目标”，“最好超过目标”和“最好低于目标”这三种优化方案，从而增加了决策的灵活性，再者目标优化级的划分，便于对系统按层次进行分析并作出综合优化决策。目标规划的数学模型如下: 系统研究方法:理论分析、实验研究、数据模拟、相似材料模型试验 系统:由相互关联，相互制约，相互作用的一些部分组成，具有某些功能的有机整体。 系统工程:是从整体出发合理开发、设计、实施和运行系统的工程技术。 系统的特征:目的性、集合性、相关性、阶层性、整体性、环境适应性、动态性。 系统分析:指应用建模、仿真等技术对系统的各个方面进行定量和定性分析，为选择最优的系统方案提供决策依据的分析研究过程。 采矿系统工程:是根据采矿工程内在的规律和基本原理，以系统论和现代数学方法研究和解决采矿工程综合优化问题的采矿工程学科分支。 模型:为了对某个系统进行研究，需要构筑一定的信息体系 建立模型要求:客观性、准确性、简明性、通用性。 动态系统:系统的状态量是随时间而变化的，反之，是静态系统。 封闭系统:指与环境不发生物质、能量和信息交流的系统。反之为开放系统。 矿山产量规模的影响因数:市场需求、资源条件、技术条件、经济条件、其他条件。 规模经济:指建设项目在一定的范围内扩大生产规模而使单位生产成本下降获得的利益。 规模经济理论:指在一特定时期内，企业产品绝对量增加时，其单位成本下降，即扩大经营规模可以降低平均成本，从而提高利润水平。 采区设计内容:一是选择采煤方法、采区机械装备;二是确定采区巷道布置系统及其主要参数。 采区设计优化内容:采区类型，采区巷道的数目和位置、联络巷道形式，采取走向和倾斜长度、采煤工作面长度和区段数目，同时生产的工作面数目和采区生产能力等 采区设计优化思路:以采区巷道布置及其主要参数选择为核心。 最优化准则可取指标:1.采区吨煤生产费用低2.采区生产能力大小3.采区巷道掘进工程量小4.采取准备时间短5.煤炭资源损失小，采出率高6.有利于采区接替和生产稳定，采区服务年限长7.便于生产管理，同时生产采煤工作面少8.采区生产系统安全可靠 采区设计优化方案模型的构成:1.采区类型与巷道布置方案2.技术可行方案的初选3.参数区间 矿井设计优化方案模型的构成:1.通用模型的编制方法2.近水平煤层矿井设计方案优化模型结构3.缓斜煤层矿井设计优化模型结构 矿井设计优化方案模型存在问题和改进途径:1.优化模型的结构2.投资和费用的计算3.优化与模拟的结合应用软件的开发。 4. 层次分析法:是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。 层次分析法特点:把复杂问题中的各种因素，通过划分为相互联系的有序层次使之条理化，根据对某一客观现实的判断就每一层次的相对重要性予以定量表示，利用数学方法确定表达每一层次的全部因素相对重要性次序的权值，并通过排序结果来分析和解决问题。 服务模式:1.单服务排队系统2.C个服务员一个公共队列3.C个服务员C个队列4.单服务员串联系统 排队论分析:输入过程、排队规则、服务机构 可靠性:指系统在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。 可靠性特点:1矿山生产系统是一个“人—自然—机器”系统;2矿山设备及生产系统的可靠性比一般系统低;3影响矿山生产系统可靠性的不确定因素多;4矿山工程项目开发周期长，难以预先进行必要地可靠性试验，而设计方案一经实施就难以变更，大大缩小了可靠性调剂余地;5很难建立一个完整通用的可靠性数学模型来求解系统可靠性;6在对矿山生产系统进行可靠性与费用综合权衡时，其合理尺度难以确定。维修度:在规定时间，规定条件下，恢复到规定功能的能力。 矿山生产系统可靠性研究内容:可靠性数据的采集与统计分析，可靠性量化指标的选取与计算，确定研究方法与手段，建立可靠性数学模型，求解设备或系统环节及整个系统的可靠性，提高矿山生产系统可靠性的方法与途径。 网络图:由工序、事项及线路组成。 工序:指在完成某项工程的过程中，在生产工艺或组织管理上相对独立的活动。为时间段 事项:指工序的开工或完工，是相邻工序在时间上的分界点。 • • • • • • • • • • • • • • • • • • 【唯美句子】 走累的时候，我就到升国旗哪里的一角台阶坐下，双手抚膝，再闭眼，让心灵受到阳光的洗涤。懒洋洋的幸福。 顶 3 收藏 2 • 【唯美句子】 一个人踮着脚尖，在窄窄的跑道白线上走，走到很远的地方又走回来。阳光很好，温暖，柔和。漫天的安静。 顶 7 收藏 7 • 【唯美句子】 清风飘然，秋水缓淌。一丝云起，一片叶落，剔透生命的空灵。轻轻用手触摸，就点碎了河面的脸。落叶舞步婀娜不肯去，是眷恋，是装点,瞬间回眸，点亮了生命精彩。 顶 11 收藏 9 • 【唯美句子】 几只从南方归来的燕子，轻盈的飞来飞去，“几处早莺争暖树，谁家新燕啄春泥，”其乐融融的山林气息，与世无争的世外桃源，让人心旷神怡。 顶 0 收藏 2 • 【唯美句子】 流年清浅，岁月轮转，或许是冬天太过漫长，当一夜春风吹开万里柳时，心情也似乎开朗了许多，在一个风轻云淡的早晨，踏着初春的阳光，漫步在碧柳垂青的小河边，看小河的流水因为解开了冰冻而欢快的流淌， 清澈见底的的河水，可以数得清河底的鹅软石，偶尔掠过水面的水鸟，让小河荡起一层层的涟漪。河岸换上绿色的新装，刚刚睡醒的各种各样的花花草草，悄悄的露出了嫩芽，这儿一丛，那儿一簇，好像是交头接耳的议论着些什么，又好象是在偷偷地说着悄悄话。 顶 3 收藏 4 • 【唯美句子】 喜欢海子写的面朝大海春暖花开，不仅仅是因为我喜欢看海，还喜欢诗人笔下的意境，每当夜深人静时，放一曲纯音乐，品一盏茶，在脑海中搜寻诗中的恬淡闲适。在春暖花开时，身着一身素衣，站在清风拂柳，蝶舞翩跹的百花丛中，轻吹一叶竖笛，放眼碧波万里，海鸥，沙滩，还有扬帆在落日下的古船，在心旷神怡中，做一帘红尘的幽梦。 顶 0 收藏 2 • 【唯美句子】 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