采矿系统工程中采区优化设计应用分析.pdfVIP

采矿系统工程是新兴科学，文章基于采矿系统工程是根据采矿工程内在规律

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新兴

科学，阐述了如何运用采矿系统工程的全新理论与现代科学技术，其研究成果和

广泛应用将愈来愈显著。

标签：采矿系统；新兴科学；基本原理；技术

1.前言

1.1系统工程研究的目的

系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。根据

总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中的有关思想、理论和方法，利

用电子计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈进行分析，以达到最

优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。

1.2系统工程研究的对象

系统工程研究的对象往往是复杂的大系统乃至巨系统。系统的复杂性体现

在：A、构成系统的要素本身往往就是一个系统或子系统，从而体现了系统的多

层次性；B、系统涉及的因素往往是多维的（时间维、逻辑维、知识维）；C、系

统是由不同质的要素集合而成的；D、系统可以是包含人在内的人机系统。[1]

2.采矿系统工程

采矿系统工程是根据采矿工程内在规律和基本原理，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。[1]把具有先进科学技术含量的系统工程

学与传统的单一的采矿工程学相结合，形成采矿系统工程学，这是近些年来采矿

工作者潜心研究形成的一门新兴学科。

2.1采矿系统工程能够迅速得到重视和应用的原因

2.1.1整体性

采矿工程涉及面广、作业点分散、影响因素多，需要从总体上进行全面协调，

而这正是系统工程的特长。以往的采矿工程，往往侧重于单个作业或环节，运用

系统工程，使人们科学地从总体上整合采矿问题，在矿山规划、设计和评估中表

现尤为突出。

2.1.2边缘性

过去有脱节的现象。通过系统工程，人们研究学科

之间的相互渗透和交叉，出现安全系统工程、边坡系统工程、地质统计学、系统

模拟技术、人工智能技术、虚拟现实技术等边缘学科。

2.1.3先进性

采矿工程是一门古老的技术，常常依赖于经验判断而不是精密计算。通过采

矿系统工程引入各种现代数理统计数据、管理信息系统以及计算机技术，可以将

许多定性分析转化为定量决策，大大提高了采矿工程的科学性。

2.2采矿系统工程具有的特点

采矿系统工程在处理问题时，要考虑采矿工业受外界影响因素多的特点。因

此，多目标决策、模糊决策、人工智能、计算机辅助设计等系统工程技术在矿业

界的应用就显得十分重要。

2.3采矿系统工程的应用范围

目前国内外用系统工程方法研究采矿工程问题，已涉及相当广泛的领域，从

矿床估值与评价，到采矿生产过程的优化管理与控制，都有可观的研究成果出现。

（1）矿床赋存条件的分析与评价：如矿床模型的建立，矿床资源条件评价

等。

（2）矿山开采设计规划：如矿山开采方法，开采工艺及设备选型，矿井及

露天矿开采境界的圈定，矿山生产能力及边界品位的优化，矿井及采区设计，露

天矿长远设计，矿山短期生产计划，矿区发展规划等。

（3）矿山建设及项目评价：如新建或改扩建矿山投资项目的评价，矿井或

露天矿建设过程的优化等。

3.采矿系统工程在采区设计方案优化中的应用

3.1采区方案设计

采区设计通常分为二个阶段进行，即确定采区主要技术特征的采区方案设计

和根据批准的方案设计而进行的采区单位工程施工图设计。采区方案设计除了需

要阐述采区范围、地质条件、煤层赋存情况、采区生产能力、采区储量及服务年

限等基本情况外，应着重论证和确定以下问题：采准巷道的布置方式及生产系统、

采煤方法选择、采掘工作面的工艺装备、采区参数、采区机电设备的选型与布置、

安全技术措施等。

3.2方案优化

采用采矿系统工程理论

与技术来进行，克服以往人工方案比较的局限性。人工进行采区设计方案比较一

般只有2～3个方案，最多5～6个方案，且依赖少数专家经验判断进行决策，而

采用采矿系统工程理论与技术方法来进行方案比较，由于采用了技术经济数学模

型和电子计算机运算，所提出的设计方案经过数理组合可以达到十多个，甚至几

十个，从而使选优的范围更加广泛，计算更加精确，方案优化更加科学性，摆脱

了经