黄金科学技术
img

QQ群聊

img

官方微信

高级检索
作者投稿 专家审稿 编辑办公

黄金科学技术 ›› 2017, Vol. 25 ›› Issue (4): 58-64.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2017.04.058

• 采选技术与矿山管理 • 上一篇    下一篇

聚合分期算法在露天矿中长期生产计划编制中的应用

贾明涛，吕青海，陈鑫，宋华强   

  1. 中南大学资源与安全工程学院，湖南  长沙   410083
  • 收稿日期:2016-08-30 修回日期:2016-12-15 出版日期:2017-08-30 发布日期:2017-10-30
  • 作者简介:贾明涛（1973-），男，河南南阳人，副教授，从事数字化矿山研究工作。568008397@qq.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目“基于深度学习和距离场的复杂金属矿体三维建模技术”（编号：41572317）资助

Application of Aggregation Staging Algorithm in Medium and Long-term Production Planning of Open Pit

JIA Mingtao，LV Qinghai，CHEN Xin，SONG Huaqiang   

  1. School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha    410083，Hunan，China
  • Received:2016-08-30 Revised:2016-12-15 Online:2017-08-30 Published:2017-10-30

PDF (PC)

665

摘要：

露天矿中长期生产计划是在最终境界的基础上确定矿块的开采顺序，以获得最大的总净现值。采用整数规划的方法来求解露天矿生产计划编制问题（OPSP）时，由于实际矿山最终境界内矿块个数太多，构建整数规划模型需要大量的二进制变量，超出了现有求解器的能力，使得问题无法求解。针对这一问题提出矿块聚合和分期求解相结合的启发式算法：将空间上n3个相邻矿块聚合，然后通过启发式方法，分期次逐渐求解、逐步迭代、更新模型，以减少模型变量和约束。利用VC++编程并调用CPLEX求解器实现该算法，应用于某铜矿，实现了长期计划的自动编制。结果表明：该算法能够显著减少用整数规划法求解OPSP时的变量个数，成百倍地提高解算效率，在较短的解算时间之内得到较优的结果，解决了OPSP因变量规模太大而无法求解的问题，并且能够较好地应用于各种规模矿山的实际生产计划编制工作。

关键词: 露天矿, 生产计划, 整数规划, 矿块聚合, 分期求解

Abstract:

Medium and long-term production planning of open pit is based on the optimal final pit，the goal is to find block mining sequence that maximizes the total net present value.The integer programming method can be used to solve the open-pit scheduling problem （OPSP）.However，since realistic models have millions of blocks and constraints，building an integer programming model requires a large number of binary variables，the combinatorial optimization problem of finding the extraction sequence that maximizes the profit is computationally intractable.To solve this problem，the aggregation staging algorithm was present.The block aggregation algorithm is aggregate blocks into larger one according to their geometry relationship to reduce the size of the scheduling problem，and the by stages algorithm the problem is decompose into sub-problem which can be solved gradually by using heuristic method.By using this method，the models variables and constraints can be reduced.The method was implemented using VC++ programming language and CPLEX solver.Mine practical example show that the method can reduce the size of the problem markedly，increase problem solving efficiency hundreds of times，be suitable for various practical OPSP，and can make the schedule in a short time to get a better result.

Key words: open-pit mine, production scheduling, integer programming, block aggregation, solving by stages

中图分类号: 

  • TD804 

［1］ Wang Qing.Mining Science［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2007：344-394.［王青.采矿学［M］.北京：冶金工业出版社，2007：344-394.］
［2］ Dantzig W.Decomposition principle for linear programs［J］.Operations Research，1960，8（1）：101-111.
［3］ Boland N，Dumitrescu I，Froyland G，et al.LP-based disag- gregation approaches to solving the openpit mining prod- uction scheduling problem with block processing selectivity［J］.Computers & Operations Research，2009，36（4）：1064- 1089.
［4］ Tabesh M，Askari-Nasab H.Two-stage clustering algorithm for block aggregation in open pit mines［J］.Mining Technology，2013，120（3）：158-169.
［5］ Wang Qing，Gu Xiaowei，Xu Xiaochuan，et al.An global optimization method for open-pit mine production planning factors and its application［J］.Journal of Northeastern University（Natural Science Edition），2014，35（12）：1796-1800.［王青，顾晓薇，胥孝川，等.露天矿生产规划要素整体优化方法及其应用［J］.东北大学学报（自然科学版），2014，35（12）：1796-1800.］
［6］ Cullenbine C，Wood R，Newman A.A sliding time window heuristic for open pit mine block sequencing［J］.Optimization Letters，2011，5（3）：365-377.
［7］ Gaupp M.Methods for Improving the Tractability of the Block Sequencing Problem for Open Pit Mining［D］.Colorado：School of Mines in Colorado，2008.
［8］ Dagdelen K.Optimum Multi-period Open pit Mine Production Scheduling by Lagrangian Parameterization［D］.Colorado：School of Mines in Colorado，1985.
［9］ Gemcom.Gemcom WhittleTM Strategic Mine Planning soft- ware［Z］.2015.http：//www.geovia.com/products/whittle
［10］ Ramazan S.The new fundamental tree algorithm for production scheduling of open pit mines［J］.European Journal of Ope- rational Research，2007，177（2）：1153-1166.
［11］ Huang Junxin，Guo Xiaoxian，Wang Liguan，et al.A new mining model for the formulation of open pit mine production planning［J］.Journal of Central South University（Natural Science Edition），2011，4（9）：2819-2824.［黄俊歆，郭小先，王李管，等.一种新的用于编制露天矿生产计划开采模型［J］.中南大学学报（自然科学版），2011，4（9）：2819-2824.］
［12］ Lambert W B，Brickey A，Newman A M，et al.Open-pit block-sequencing formulations：A tutorial［J］.Interfaces，2014，44（2）：127-142.
［13］ Huang Junxin，Wang Liguan，Bi Lin，et al.Improved geometric constraint model for open pit boundary optimization and its application［J］.Journal of Chongqing University，2010，33（12）：78-83.［黄俊歆，王李管，毕林，等.改进的露天境界优化几何约束模型及其应用［J］.重庆大学学报，2010，33（12）：78-83.］
［14］ Askari-Nasab H，Pourrahimian Y，Ben-Awuah E，et al.Mixed integer linear programming formulations for open pit production scheduling［J］.Journal of Mining Science，2011，47（3）：338-359.
［15］ Fricke C.Applications of integer programming in open pit mining［J］.Handbook of Operations Research in Natural Resources，2006，19（2）：97-117.
［16］ Weintraub A，Pereira M，Schultz X.A priori and a posteriori aggregation procedures to reduce model size in MIP mine planning models［J］.Electronic Notes in Discrete Mathe- matics，2008，30（20）：297-302.
［17］ Gu X W，Wang Q，Ge S.Dynamic phase-mining optimization in open-pit metal mines［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2010，20（10）：1974-1980.
［18］ Dimitrakopoulos R，Ramazan S.Stochastic integer program- ming for optimising long term production schedules of open pit mines：Methods，application and value of stochastic solutions［J］.Transactions of the Institution of Mining  & Metal- lurgy，2013，117（4）：155-160.
［19］ Yi Liping，Wang Liguan，Xiao Yingcai.Study on compilation technology of open-pit stripping plan based on DIMINE software［J］.China Molybdenum Industry，2010，34（6）：12- 15.［易丽平，王李管，肖英才.基于DIMINE软件的露天采剥计划编制技术研究［J］.中国钼业，2010，34（6）：12-15.］
［20］ IBM CPLEX Optimizer.CPLEX User’s Manual［Z］.2015.http：//www01.ibm.com/software/commerce/optimization/cplex.
[1] 李振阳, 张宝岗, 熊信, 杨承业, 白玉奇. 基于PSO-XGBoost的露天矿山PPV预测模型研究[J]. 黄金科学技术, 2024, 32(4): 620-630.
[2] 顾清华, 周琼, 王丹. 基于改进YOLOv8的露天矿区行车障碍物检测[J]. 黄金科学技术, 2024, 32(2): 345-355.
[3] 钟德云, 文历学, 王李管. 基于混合整数规划的风流两步骤调控优化方法[J]. 黄金科学技术, 2024, 32(2): 356-365.
[4] 代树红, 张战军, 柳凯, 郑昊, 孙清林. 基于PEMD-MPE算法的露天矿爆破振动信号降噪方法[J]. 黄金科学技术, 2024, 32(1): 82-90.
[5] 海龙, 冯丽鑫, 谭世林, 吕勇博. 根土复合体加固露天矿山排土场边坡研究[J]. 黄金科学技术, 2023, 31(6): 911-918.
[6] 王鹏飞,毕林,王李管. 露天矿无人驾驶矿卡速度规划研究[J]. 黄金科学技术, 2022, 30(3): 460-469.
[7] 吴钦正,李润然,李桂林,李金平,尹延天,徐帅. 基于JKSimBlast软件的露天矿爆破毫秒延期时间优化[J]. 黄金科学技术, 2021, 29(6): 854-862.
[8] 时天东,毕林. 基于DEM的露天矿坑坡面顶底线自动提取方法研究[J]. 黄金科学技术, 2021, 29(4): 612-619.
[9] 公凡波,毕林. 露天矿电铲铲装移动轨迹规划研究[J]. 黄金科学技术, 2021, 29(1): 43-52.
[10] 康恩胜, 孟海东, 赵自豪, 何滔. 基于物探技术的露天矿边坡失稳因素勘测研究[J]. 黄金科学技术, 2020, 28(3): 363-371.
[11] 涂鸿渐,王李管,陈鑫,任助理,张炬. 基于混合整数规划法的露天矿配矿品位控制[J]. 黄金科学技术, 2019, 27(3): 458-465.
[12] 张炬,王李管,宋华强,任助理,毕林. 露天矿境界优化几何约束模型优化及其应用[J]. 黄金科学技术, 2018, 26(6): 795-802.
[13] 贾明涛, 涂小腾, 任助理, 陈鑫, 宋华强. 基于改进最大流最小割算法的露天境界优化及应用[J]. 黄金科学技术, 2018, 26(3): 318-324.
[14] 刘定一, 王李管, 陈鑫, 钟德云, 徐志强. 地下矿中长期计划多目标优化及应用研究[J]. 黄金科学技术, 2018, 26(2): 228-233.
[15] 杨明财, 盛建龙, 叶祖洋, 董舒. 基于FlAC3D的露天矿边坡稳定性及影响因素敏感性分析[J]. 黄金科学技术, 2018, 26(2): 179-186.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!

©2018 黄金科学技术编辑部

电话：0931-8277791　

E-mail: hjkx@lzb.ac.cn 邮编：730000　

陇ICP备17001318号-1    甘公网安备 62010202000672号
访问总数:    当日访问:    当前在线: