【关键词】露天矿山；技术研究
世界煤炭生产是以露天开采方式为主的，而我国目前露天煤矿的产量占全国煤炭生产总量的比例仅5%左右[1]。这主要由于煤炭资源赋存的地质条件异常复杂，符合露天开采的煤炭资源数量较少。根据不完全统计，我国适合露天开采的煤炭资源比例约占总资源的7-10%之间，远低于美国、俄罗斯、澳大利亚、印度60%～75%的水平，而其中70%为褐煤，主要分布在内蒙、新疆和云南。20世纪70年代改革开放以后，5大露天煤矿，即安太堡、黑岱沟、霍林河、伊敏河、元宝山露天矿的建设标志着我国露大煤矿建设进入一个新的阶段。进入新世纪后，我国规划的13座大型煤炭基地中，神东、晋北、蒙东（东北）、云贵、黄陇（华亭）、陕西等基地都将建设大型露天煤矿。其中，仅蒙东要建7个5000万吨级大型煤炭基地，包括胜利一、二、二号、白音华、伊敏河、宝日希勒一号和二号等。另外还有神府、哈尔鸟素和原有五大露天煤矿的改建及二、三期扩建也在进行中。根据当前发展趋势的初步预计，我国露天煤矿产量占全国煤炭生产总量的比例将由2000年的4%增加到2010年的10%左右，2020年将达到15%，可以说露天煤矿在我国的发展正处于迅猛增长期和前所未有的发展机遇期，前景可观。
1.露天矿山分台阶开采技术
露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段，这种开采方式叫做台阶式开采。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立剥离和采矿作业的单元体[2-3]。台阶构成要素如图1所示。
1-台阶上部平盘；2-台阶下部平盘；3-台阶坡面；4-台阶坡顶线；5-台阶坡底线；a—台阶坡面角；h-台阶高度
图1 台阶构成要素示意图
台阶朝向采空区一侧的倾斜面叫台阶坡面。它与水平面的夹角叫台阶坡面角（见图1中的3和a）。
台阶上部平台与坡面的交线叫坡顶线（见图1中的4）。
台阶下部平台与坡面的交线叫坡底线（见图1中的5）。
台阶上部平台与下部平台间的垂线高度叫台阶高度（见图1中的h）。开采时，将工作台阶划分成若干个条带逐条顺序开采，每一个条带叫做采掘带。各台阶上部平盘和下部平盘是相对的，一个台阶的上部平盘同时又是其中一个台阶的下部平盘。台阶的命名，通常是用开采该台阶的下部平盘（即装运设备站平盘）的标高表示，故常把台阶叫某水平。
特点：
（1）自上而下分台阶顺序开采，必须有上山公路的修筑，公路要开拓到运输平台，采装设备在运输台阶上进行铲装，适合上规模的露天矿山开采、采掘设备要求比较高，分多个工作面开采时，相互之间必须错开一定的距离。
（2）实施中深孔爆破时，高度最多不得超过挖掘机举高的1.5倍（根据岩层硬度系数定）。台阶高度与岩体稳定性和采掘设备能力密切相关。
（3）运输平台宽度，根据设备定，终了平台一般为3m，清扫平台一般为6m。
2.分层开采技术
分层式矿床开采是指将开采设计的每一个台阶都作为一个独立分层，每个分层中都包含许多平面尺寸相同但高度可以不同的网块，不同分层中网块高度可根据工程、工艺需要变化，但网块平面尺寸相同[4-5]。
将所有分层按对应的平面坐标系及高程次序顺序地迭加在一起 ，就构成了该区域的矿床开采地质模型。这是一种一维可变、两维固定的块段矿床模型。分层式矿床开采地质模型建立的过程是：根据开采程序制定的台阶划分原则形成各台阶的初始台阶界面；按选采和工艺要求调整台阶界面；根据各地质界面与各台阶上、下盘界面的空间位置关系确定各台阶、各网块中分类矿岩含量；将各台阶模型按空间次序组合成矿床开采地质模型。
2.1台阶界面确定
台阶划分主要取决于开采工艺、设备规格及矿床赋存条件。台阶的划分应有利于发挥设备效率、提高矿石质量（满足选采要求）及保证作业安全。一般地，露天开采的台阶有三种划分方式：按水平分层划分台阶；按倾斜分层划分台阶；按混合分层划分台阶（部分倾斜分层，部分水平分层）。
因每个台阶界面均由其下盘界面及上一台阶的下盘面（ 或地表面） 围成，故确定台阶界面的关键是确定台阶下盘界面。
最后确定台阶下盘界面；按选采及工艺要求对初定的台阶界面进行调整。
2.2台阶中分类矿岩量的确定
根据各地质层面与各台阶界面的空间位置关系确定各台阶各网块的分类矿岩含量。台阶界面与地质分层面有如下六种基本关系：台阶位于地质分层中；地质分层位于台阶中；台阶夹地质分层顶板；台阶夹地质分层底板；台阶在地质分层之下；台阶在地质分层之上。在该台阶范围内逐网块进行计算。对于每一地质分层，均考察其与本台阶界面的位置关系，若地质分层与本台阶有相交或包含（被包含）关 系，则进一步确定相交或包含高度。
据此确定出本台阶各网块内的分类矿岩厚度、量。若独立可采矿层顶、底板位于台阶中，还需扣除采掘贫化损失厚度。台阶中的每一网块，都记录其分类矿岩量。
特点：
（1）自上而下分层顺序开采，是在不分台阶开采的情况下，目前能够保证开采安全的唯一可行的开采方式。由于该开采方式不分台阶，可以省去上山公路的修筑，节省大量的投资，适合小型露天采石场规模小、采掘设备简单、赢利能力弱的特点。同时由于该开采方式设有分层凿岩平台，与在坡面上凿岩相比，可保证凿岩作业安全。
（2）实施中深孔爆破时，分层高度不得超过20米。分层高度与岩体稳定性和采掘设备能力密切相关，限制分层高度是基于开采安全和效率两方面考虑。
（3）分层凿岩平台宽度不得小于4米。分层平台宽度过窄，凿岩作业场地面积不足，作业过程中易发生坠落事故。当然，分层平台也不宜过宽，否则爆碴不能全部直接抛掷到装岩平台，需要在分层平台转运，这样会增加生产成本，降低作业效率，也就失去了分层开采的意义。
3.结语
（1）露天矿台阶式开采自上而下分台阶顺序进行，必须有上山公路的修筑，公路要开拓到运输平台，采装设备在运输台阶上进行铲装，适合规模比较大的露天矿山开采、采掘设备要求比较高，分多个工作面开采时，相互之间必须错开一定的距离。
（2）露天矿分层开采自上而下分层顺序开采，是在不分台阶开采的情况下，目前能够保证开采安全的唯一可行的开采方式。由于该开采方式不分台阶，可以省去上山公路的修筑，节省大量的投资，适合小型露天采石场规模小、采掘设备简单、赢利能力弱的特点。同时由于该开采方式设有分层凿岩平台，与在坡面上凿岩相比，可保证凿岩作业安全。
【参考文献】
[1]国家能源局发展规划司.科学发展的2030年国家能源战略研究报告（征求意见稿）[M].2009.
[2]才庆祥，洪宇.露天煤矿高效开采新技术[M].中国矿业大学出版社，2008.
[3]骆中洲.露天采矿学（上册）[M].中国矿业学院出版社，1986.
关键词：矿山；露天开采；爆破施工；安全管理
矿产资源作为支撑经济发展、社会发展的重要动力能源，在社会经济发展过程中发挥着极其重要的作用。矿产资源作为不可再生能源，在使用过程中必须合理使用，避免资源浪费的情况出现，矿产开采过程中使用的工艺技术对矿产开采质量有着非常直接的关系，合理使用工艺技术，提高矿产资源的开采质量。随着露天矿山开采的大型化和现代化程度的提升，矿山开采通过结合实际情况，不断在发展过程中形成了露天开采的标准化开采工序。就目前而言分为爆破、装载和运输，其中，爆破作业作为露天矿山开采的三大工序之一，同时也是矿山开采的首要工序，对于矿山建设具有极其重要的作用。在矿山露天开采工程中，爆破技术的有效应用不仅能够提高开采的效率，而且对企业经济效益的提升也具有重要意义。
一、常见矿山开采爆破施工技术简介
（一）地下采场爆破。由于地下采场爆破所涉及的炮孔数量比较多，且具有较大的爆破面积，所以，爆破工作的开展需要大量的炸药。这样一来，必然会给整个爆破计划的制定造成困难，所以，为了确保爆破工作能够顺利开展，做好组织准备工作是至关重要的。工程师应该严格按照要求来执行爆破工作，具体要求有：提高爆破工程的安全系数、矿石损失小、碎石块较小以及矿粉量较小等。
（二）逐孔爆破技术。逐孔爆破技术指的是在纵向与横向排列的炮孔中设计不同的爆破时间，使同一行或同一列的爆破时间相同，从而完成预期爆破目标。与其他爆破技g相比，逐孔爆破技术具有震动小、冲击波小、能耗低以及危害小等特点，现代矿山开采过程中广泛使用逐孔爆破技术，有效节约了矿山开采成本，进一步提高了矿山开采质量，也有效提高了矿山开采质量。
二、矿山露天开采爆破施工技术要点
（一）测定爆破范围。爆破范围的合理测定是确保爆破工作安全开展的重要依据，在爆破工程开展之前，工程师需要对矿山的地质、环境以及天气等诸多因素进行全面考虑，测定爆破范围，并在此基础上对安全距离进行进一步确定，对于安全距离的确定，工程师要对周围的山体形式、建筑进行全面考虑，尽可能使爆破所产生的震动控制在建筑物所能承受的震动范围内。
（二）优化设计爆破方案。在进行矿山爆破网络设计时，需要逐个炮孔测出炮孔的孔网参数值、炮孔的孔深值、爆破的底盘抵抗线，再根据每月月末验收的爆破网络平面设计图和每年的年度爆破设计平面图，得出较为精确的孔段段高，逐个炮孔计算矿用炸药总消耗量和单消耗量。同时，爆破时尽量多打眼、少装药、放小炮、严禁放大炮，同时，加强支护质量管理和顶板管理，临时支护打设完好，防止炮后发生冒顶。
（三）精密测算爆破参数。对爆破参数进行精密测算也是爆破工程师的一项重要工作。在开展爆破工作之前，工程师需要结合矿山开采工程的具体情况，确定爆破参数，并以爆破参数为依据，对爆破技术进行科学选择。目前，应用于爆破工作中的先进技术除了最基础的爆破技术之外，同时也包括了遥感技术、卫星拍照及时等。这些先进技术的应用不仅能够帮助工程师对地质结构更好的测算，而且还能够在一定程度上提高爆破的精准度。但需要注意的是，并不是所有的矿井都适合爆破，在爆破之前，必须对矿井的实际情况进行综合考虑。
（四）改善炮眼布局。改善炮眼布局主要的措施就是根据矿区内的地质条件和岩体结构划分爆破区域，以划分的爆破区域为基本爆破单元合理的布置爆破眼，将矿区划分为不同的爆破单元，主要因为露天矿山在建设和开采工程过程中所占用的地域范围广；煤田开采过程中煤层赋存复杂多变，使得矿区范围内的上覆岩层的结构随着煤田结构不断变化；在煤田的形成过程中由于地质构造运动使得岩石的物理性质发生分化，不同区域内岩石体的硬度变化无常、不同区域内岩石体风化程度不一，划分爆破单元对于提高爆破效率，降低矿山建设成本是有意义的。
（五）合理选择炸药。合理的选择矿用炸药，就是炸药爆破特性的选取要与上覆岩层的物理特性相匹配，根据炸药爆炸时能量的传递特性与矿岩的碎裂性质相互匹配的原理。具体而言，就是以爆破炮眼布置的不同位置处的矿山上覆岩层岩体的岩性，合理的选用威力不同的许用炸药，使得炸药爆炸后产生的能量传递具有各向同性的特点，均匀地作用于周围岩体，从而有效的利用爆破后的能量，使得爆破的效率得以提高，达到爆破利用率的最大化。
三、结语
总而言之，矿山露天开采中，爆破施工对于矿山生产具有极其重要的影响，在露天矿山生产工序中对于生产能力的影响占有相当大的比例。但是需要注意的是，由于爆破技术本身存在一定的特殊性，所以必须结合当前矿山开采工程的实际情况，做好相应的安全管理工作。只有这样，才能够将爆破技术的优势在矿山开采中充分发挥出来，更好的促进矿山企业的良性运作。
参考文献：
[1]金铮，王武涛，李创新，常根召.复杂环境下矿山露天开采爆破施工技术[J].现代矿业，2015，12：31-32+36.
关键词：露天煤矿；机电设备；管理分析
胜利东二号露天煤矿位于胜利煤田的中部，露天开采资源可采储量3970.02Mt，平均剥采比2.93m3/t。该矿是“锡多克”能源重化工基地的煤炭生产基地具备建设特大型露天煤矿的条件。机电设备管理是露天煤矿生产中的重中之重，对露天煤矿的生产组织、生产能力、生产安全等，在一定意义上有决定性作用。因此，保障机电设备处于良好状态，提高设备可用率，是企业提高经济效益的需要。该矿自投产至今在露天矿机电设备管理方面取得了一些经验，以供参考。
1机电设备管理分析
1.1生产工艺及特点分析(1)剥离系统：单斗—卡车—推土机排土工艺；该系统的主要特点是具有最大的机动灵活性和适应性，初期投资不大，生产效率较高，基建量小，用人少。(2)输煤系统：单斗—卡车—可移式破碎站—带式输送机半连续工艺；其特点：综合了间断工艺的广泛适应性和连续工艺生产效率高的优势，缩短了卡车的运距，降低了运输费用，破碎机是这种半连续开采工艺的中心环节。在设备选型上满足“生产上适用、技术上先进、经济上合理，三者统一权衡”的原则，并符合实际情况，整体上达到了行业先进水平。1.2一期工程（10Mt/a）投资分析矿建投资占总投资的11%；建筑工程投资占总投资的19%；设备购置占总投资的41%；安装工程占3%;其他费用占26%。1.3运行状况分析现就主采设备（20立电铲、100t级卡车）与国内同级别的运行指标进行对比分析发现：该公司主要采运设备可用率水平达到了行业平均水平，但生产能力偏低，且运行维修成本偏高。说明该矿在运行维修管理方面还有待提高，继续加强设备管理，实现“降本增效”。1.4经营成本分析机电设备平均单耗分析：设备大修、故障增多，维修成本将呈逐年增加的趋势。从燃油、大修以及配件方面分析：占费用比例是燃油69%，大修14%，配件9%，两项合计92%。可见，有效合理控制燃油消耗，制定合理的大修计划，是降低机电设备运行成本的关键所在。从工程械运行成本方面分析：运输设备（卡车）占整体费用的71.45%，其中TR100、220卡车所占费用比例较大；工程机械占整体费用的18.55%，其中履带类设备履推、液压反铲所占费用比例较大；掘设备（电铲、液压铲）占比5.92%，突显电动设备比燃动设备在运行成本方面的优越性。
2组织和制度
2.1组织机构该单位的组织形式属于“直线职能型”组织结构，其特征是：职能部门提供服务，与直线部门共同工作。直线部门直接参与生产目标的实现；职能部门间接参与，监督和管控，实现“他人”管理，为组织目标的实现提供服务。优点：直线型结构集中统一指挥，职能型结构分工细密、注重专业化管理。缺点：属于典型的“集权式”结构，权力集中于最高管理层，下级缺乏必要的自；各职能部门之间的横向联系较差；建立在高度的“职权分裂”基础上，各职能部门与直线部门之间如果目标不统一，则容易产生矛盾。为了避免这两类人员的摩擦，最高管理层应明确各自的作用，鼓励直线人员合理运用职能参谋人员所提供的服务。2.2制度体系制度体系呈金子塔形式分3个层级。最高层是机电设备管理制度，该部分是整体统领性文件，包括资产台账、购置、使用、更新、调拨等全生命周期的管理规定。中间层是四大标准（点检、检修、操作、），该部分是技术指导性文件，检修活动的科学依据。最下层是其他制度、流程、岗位责任制、安全规程等，该部分是机电设备管理制度和四大标准的具体执行。
3检修模式分析
3.1点检定修与传统检修模式对比传统检修：以修为主，检修人员完成事后消缺，备件使用寿命最大化，无需掌握设备的劣化程度，无需配置专业人才；易发生机械事故，影响生产增加备件储备量，要求维修能力强；模式简单，配合简单的交接班点检。点检定修：以防为主，全员参与，实现预防维修；有效防止“过维修”或“欠维修”,减少设备的故障发生率。制定合理的备件供应计划和设备维修计划；设备运行状况不易判断，需要积累大量资料，分析判断专业性较强。3.2目前状况设备管理部内部成立故障诊断中心，购置专业点检设备，培养专业人才，全面推进点检定修管理模式。各项工作向着标准化、规范化、正规化的方向迈进。已形成较为完善的“防、跟、测、改、治”的点检定修管理方法，有效控制了故障的发生。针对露天煤矿设备的特异性，同时推行传统事后检修、计划大修的检修模式，两者有效结合。3.3最终目标形成具有煤矿特色的设备点检定修制度，并与传统检修模式相结合，确保设备完好运行，降低检修费用。
4安全管理分析
该矿的安全管理危险因素及应对措施如以下几点。(1)人的不安全行为：做好人的管理，加强宣传教育，培训考试,认真落实安全生产责任制，杜绝“三违”，从“要我安全”到“我要安全”。(2)物的不安全状态：做好设备的管理是设备保持正常稳定状态，通过技改消除缺陷，提高设备本质安全。(3)环境的风险因素：加强安全检查和隐患排查力度，做好环境风险识别，消除危险因素，做到不安全，不生产。(4)重大危险源的管控：制定安全技术措施和事故发生的应急预案，同时,加强监测、分析、预报、预警工作，杜绝隐患的发生。
5管理提升分析
该矿针对存在的问题，主要从以下几方面入手。(1)注重人才的培养和选用：加大培训力度，设置合理的人才提升机制，提高机电设备运行与维修人员的技能水平。(2)部门职责界线清晰：生产部门与职能部门划分清晰的职责范围，各司其职，共同做好机电设备运行维护的管理工作。(3)树立成本经营理念：加强机电设备运行维护的成本核算，全面推行包机制，工资奖金与生产指标挂钩，节奖超罚，加大设备（配件）国产化开发、技术改造、修旧利废力度，实现降本增效。(4)合理优化采运系统。通过不断加强生产工艺各环节的优化工作，统筹规划采、运、排生产环节的时空关，设置合理的车铲配比，加快剥离半连续系统的投入。提高设备作业效率，进而降低采剥成本的效果。(5)拓展维修部门自修范围，减少设备维修停机时间，提高设备的可用率，为降低设备检修成本。(6)强化质量标准化管理：推进安全质量标准化建设，强化风险预控管理。认真辨识危险源并制定针对性控制措施，提高设备本质安全，减少机电设备事故的发生。
6结语
通过总结胜利东二号露天煤矿自投产至今在机电设备管理方面的经验和不足，对提升该矿的机电设备管理水平有促进作用，也为露天煤矿企业在机电设备管理方面提供可借鉴的模板，具有很好参考价值。
参考文献
[1]王宝华.加强设备科学管理促进生产发展[J].科学与管理，2005(1):22.
[2]宋秀华.机电设备运行管理与维修[J].价值工程，2010(3):85.
关键词：露天煤矿、采区划分、论证
1 露天煤矿建设条件
1.1 概况 准东矿区位于吉木萨尔县北偏西约350°方向，直线距离90km，公路距离120km。行政区划隶属吉木萨尔县三台镇。勘探区位于古尔班通古特沙漠南缘，地势平坦、开阔，为卡拉麦里西南山前戈壁荒漠地带。地表植被稀少，水系不发育。海拔600m左右，相对高差30m～50m左右。露天矿内地表无常年水流，夏季降雨形成的暂时性水流多向南排泄于沙漠中根据用户需求及资源可利用情况分析，露天矿设计规模为20.0Mt/a。
1.2 地质条件 露天矿位于区域性褶曲构造——帐篷沟背斜的西翼，露天矿内的侏罗系地层呈向西北倾的单斜构造，地层产状：倾向270°～295°，倾角4°～31°，一般8°～20°，露头段11°～31°，表现为浅部陡、深部缓，16线以北的300m水平以浅最陡达15°-31°，向南过渡至L15线440m水平以浅只有11°～20°，再南浅部均小于13°的变化规律。露天矿内未发现断距大于20m的断层。露天矿内为缓倾斜的简单单斜，沿走向和倾向产状变化不大，无断层破坏。故整个露天矿构造复杂程度属简单型。
露天矿内煤层分为A、B、C三个煤组，分别赋存于八道湾组、西山窑组、石树沟群下亚群中。西山窑组地层赋存的B煤组煤层厚度巨大，八道湾组中的A煤组由于厚度较小、埋深较大，不适合露天开采，露天矿只开采B煤组煤层。
2 采区划分
露天矿根据煤层赋存条件，合理进行采区划分是本矿的难点之一。对于本矿田，更需进行合理的采区划分，以使露天矿近期经济效益最好和后续发展的采区接续关系得以很好的结合，同时考虑露天矿扩大规模的可能性。
2.1 矿山开采范围的特点 设计的范围基本为五彩湾矿田露天矿勘查区，该区的范围形状类似倒梯形，北宽南窄，北部3.15km，南部1.8km，南北长约7km，西部边界呈上、下直线，东部边界南端呈弧形线，上宽下窄。
2.2 采区宽度确定 在倾斜和缓倾斜煤层条件下的采区（条区）划分，其影响采区宽度的因素较多，主要有露天矿田尺寸、地质构造、剥离物厚度、煤层厚度、开采工艺及运输方式等。
当今比较适用的采区宽度分析理论是经济分析法，该方法的实质是露天矿田内的剥离费用最少。以下就单斗－卡车开采工艺和单斗－卡车胶带机半连续两种开采工艺，后续合理采区宽度的确定分述如下：
2.2.1 单斗－卡车开采工艺合理的采区宽度（Lc） 在卡车运输的条件下，由于矿山规模较大，卡车运费较高，所以端帮双翼内排是必然要采用的。按双翼内排生产费用（静态值）最低的原则，确定采区合理宽度（Lc）的公式如下：
B－露天矿田宽度，1600m(2000-1200)（沿煤层倾向划分条区）
n2－沿煤层倾向划分的条区（采区）的数目；
C－剥离物卡车单位运输费用，2.0元/m3·km；
HB－剥离物平均厚度，300m（平均值）；
KP－排土场剥离物松散系数，1.15；
β－端帮松散剥离物的稳定帮坡角，20°；
γ－实体土岩的稳定帮坡角，35°；
Q－重复剥离物的采掘和排土费用，1.8元/m3；
Lzd－重复剥离物在端帮的运距，m。
工作帮一侧四分之一的椭圆周长，m；
内排土场一侧四分之一椭圆周长，m；
内排土场到工作帮的安全距离，60m；
式中：ψB——采场工作帮坡角，12°；ψP——内排土场工作帮坡角，14°。
把HB、KP、ψB、ψP代入上式，则b1＝ HBKPctgΦB＝1146m；b2＝ HBKPctgΦp＝978m；a ＝HBKPctgβ＝671m；K21＝1- ＝0.657；K22＝1- ＝0.529
把C、B、HB、KP、β、γ、Lzd、Q代入n2式得：
取n2=1.6，Lc＝1600÷1.6＝1000
因此，当开采条区在单斗－卡车开采工艺条件下，采区宽度确定为1000m是合适的，但根据本矿的生产规模，若初期（首采区）采用单一的单斗－卡车开采工艺是不合适的，其理由是本矿开采深度大，达300m左右，采用单斗－卡车开采工艺势必造成汽车运距的增加。因此宜结合其它可行开采工艺统一考虑采区宽度的确定。
2.2.2 单斗－卡车－（半移动式破碎机）－胶带机半连续开采工艺合理采区宽度确定。
结合本矿煤岩赋存的特点，属于倾斜及缓倾斜煤层，沿着煤层的倾向方向布置采掘工作线，两端高差较大，所以，剥离台阶数目相对较多，西多东少，采用单斗挖掘机直接装入移动破碎机再转入胶带机运输，对于胶带机的布置有难度，且胶带机的数目要成倍增加，因此本设计采用单斗－卡车－（半移运式破碎机）－胶带机半连续开采工艺。
在上述确定工艺的条件下，采区划分宜采用单翼内排的方式确定合理的采区宽度（Lc）。
单翼内排的优点是：条区宽度小（约为双翼内排的1/2），初始（基建）工程量小，可以优先选择剥采比较小的地段进行开采。其缺点是：奇数条区剥离工作线长度与内排的排土工作线长度不一致，前长后短，内排空间得不到充分利用，给排土增加一点难度。
在单翼内排条件下，按单翼内排生产费用（静态值）最低，确定采区合理宽度（Lc）的公式如下：
式中：B－露天矿田宽度，（最大值）2400m；n1－单翼内排时，沿煤层倾向划分条区的数目；
C－剥离物（单斗－卡车－（半移动破碎机）－胶带机半连续工艺）单位运输费用，0.9元/m3·km；
HB－剥离物平均厚度，300m（平均值）；
KP－排土场剥离物松散系数，1.15；
β－端帮松散剥离物的稳定帮坡角，20°；
γ－实体土岩的稳定帮坡角，35°；
Q－重复剥离物的采掘和排土费用，2.0元/m3；
Lzd－重复剥离物在端帮的运距，（与双翼内排相同）2960m。
把C、B、HB、KP、β、γ、Lzd、Q代入n1式得：
取n1＝1.3，Lc＝1600/1.3＝1230m
根据上述计算结果，本次单斗－卡车－（半固定破碎机）－胶带机半连续工艺的采区宽度确定为1200m（沿煤层倾向划分采区）。
需要说明一点，本矿设计为什么没有沿煤层走向划分条区？其理由有四：①沿煤层走向（A）划分条区与沿煤层倾向（B）划分条区相比，重复剥离量较大，前者比后者多1/2（A-B）HB2KP·（cotβ+cotγ），约等于7.5亿m3。②沿煤层走向划分条区，其剥采比变化较大，其趋势为小（1.5）大（5.0）小（1.5）大（5.0）……，不利于生产管理和经济效益。③沿煤层走向划分条区，其采掘推进方向为由东向西，由于其煤层倾角一般为8-20°，故很难实现全部内排要求。④沿煤层走向划分条区，其采区数为5条（首采区除外）。沿煤层倾向划分条区，其条区数仅有2条，由此，前者的条区过渡要增加3次不利于生产管理。
2.3 采区宽度确定的结论
2.3.1 由于煤层走向大于煤层倾向（6km>2.4km），因此确定采区划分沿煤层走向（A）进行。
2.3.2 按半连续开采工艺条件下，确定合理的采区宽度为1200m。
关键词：露天煤矿；运输系统；研究
中图分类号：TD42 文献标识码：A
露天矿是一个以采掘为中心，以运输为纽带的大型生产系统。生产计划指标和任务的完成，生产过程的组织、实施是通过采、运、排，尤其是对运输系统的实时调配来进行的。运输系统是否合理，将直接影响着露天矿整个生产系统的生产效率和经济效益。人工计算由于不易实时掌握工程发展和排卸点的生产情况，在生产中盲目性较大，往往造成运距增加，很难保证采排量的合理搭配，不利于设备效率发挥，不便于生产管理，制约着露天矿经济效益的提高。于是我从理论研究上入手来探讨这一问题，在化调度方法，车流规划，运输系统的模拟等方面进行了较为深入的研究，提出了最小饱和度方法，最小比值方差方法，综合调度方法，等一系列优化调度准则与算法。运输系统优化是采用现代计算机技术与实际生产相结合的产物，实践证明，它是提高矿山生产能力，节省投资和生产成本费用，强化矿山管理效率，提高矿山经济效益的一种非常成功和行之有效的先进技术。
1运输系统优化模型及货流规划模型的构造
1.1运输系统模型的建立
对露天矿运输系统进行模拟，主要是对其路线系统和采、运、排设备的模拟。线路系统表征了整个露天矿的状态和相互关系。利用网络系统建立线路系统的模型的主要的原因：
①把模拟露天矿运输线路系统划分成段简化后，恰好构成一网络系统；
②利用网络方法来模拟运输系统可以大大提高其通用性。如果线路系统发生变化或需修改，只须把网络数据库中的数据加以修改即可，无须修改源程序
③建立网络系统后，可以很方便地求算任何两相关点(节点)间的最短路径，将其结果存入数据库中，模拟时可随时调用；
④由于从某一工作面到某一排卸点的路径很多，卡车应该走一条距离较短的最优路径，当线路系统较复杂时，用人工方法很难作到，而用网络方法，问题较易解决。以露天矿采剥排计划平面图为基础，对其运输线路系统进行抽象简化，方法如下：
①把每条线路用其线路中心线来代替；
②把线路按其属性划分成区段，每个区段之间的衔接点即是节点。将划分成区段并简化后的线路系统的各个节点分别编号，并形成网络节点信息库。线路节点即为网络的节点，每个节点都有以下属性：节点标号、坐标值、坡度、转弯半径、与其相连的接点标号、节点属性等。其中坡度以三维坐标Z坐标体现。把工作面和卸载点看作节点，与线路基本网络的节点统一编号。经研究对比认为，中小型机投资大，要求运行环境及成本高，维护、维修较困难，因此选用了微机网方案。
建立微机网络模型时需要：节点号、节点的三维坐标(X，Y，Z)、节点的分类属性：0、一般节点；1、交叉节点；2、采煤点；3、采岩点；4、卸煤点；5、排土点，同时需要相邻节点的节点号及两个节点间线路转弯半径。将以上信息收集后，就可以建立基本网络系统。
用节点坐标计算两节点间路段长度时，计算方法见图1：
图1线路段长度计算示意图
AB为直线路时：
AB为弯道时：
1.2最优路径选择
根据古莲河露天煤矿山的实际运输网络图可知，其具有以下特点：图中无自环；并行边很少；悬挂边多。所以可以把古莲河露天煤矿运输系统图简化为一种“树”形简图，且该图表现为有向性。求解最优路径时，只要给出卡车运行的出发点和目的点的节点号，按照节点的相互连接关系，计算出所有路径，将其比较后得到最短路径。
把古莲河露天煤矿可能运输线路分段进行节点标号，并将其相应信息处存放在一节点数据库中，对于一节点主要有节点标号、坐标值、转弯半径、与其相连的接点标号、节点属性等要素，相连接节点表现为有向性，该数据库节点有向性为采点到排卸点。同时引入另一与源节点信息数据库结构完全相同的空数据库，把源数据读入临时数据库。计算时，先沿一条路径进行计算得到一路径值，后对出现的分支路径进行计算并得到其路径值，进行比较两值，取其较小者，同时改变分支节点属性，使其在同一路径计算中不再搜索已搜索分支点以后路径节点。通过反复计算并比较各路径值，最后得到最优路径。
1.3煤岩物料流分配模型的构造
模拟虽然是在采剥、排产量计划已确定的基础上进行的。但由于有多个煤岩采掘工作面和排卸点，特别是岩石流向流量问题，从某一工作面出来的物料流可有许多流向，用人工对每一工作面都作出合理的分配，工作量太大。哪一个采掘面的物料应运往哪一个排卸点进行排卸，这是一个露天矿的整体规划问题。为此，我们建立了煤岩物料流量分配模型。模型的主要作用是：在采剥、排条件约束下，合理地分配煤、岩流向流量，使整个露天矿的综合加权运距最短，其运费最低。用如图2所示的线性规划法分配煤岩物料流量。
图2物料分配原理示意图
2基础数据的收集、分析
计算机模拟露天矿运输系统，能否真正反映实际情况，除与模型的可靠性及所选系统的合理性有关外，所用基础数据是否准确是一个重要因素。基础数据是否具有代表性，对标定和搜集到的数据是否进行合理的分析和处理，能否正确地应用到模型中去，都将直接影响到模拟结果的可靠性。因此，基础数据的收集、分析与整理工作是一项工作量较大的工作。该基础数据主要指与线路相关的数据，这些数据来源于现场，并加以分析整理而得。为了简化网络认为任一起始点发出的路径所形成的网络结构为二叉树，所以，对于同一线路如果存在往返线路，则视为两条不同的路径分别进行节点编号。
应用计算机进行露天煤矿运输系统的优化是露天矿提高经济效益的重要途径。该系统不但减轻了技术人员的工作量，而且能够及时、准确的计算出合理的采、运、排关系，排卸点多的特点，可以提高设备效率，缩短综合运距，提高全矿的产量，实现计划产量的均衡控制。
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关键词：露天开采技术；露天采煤；发展
70年代以来，煤炭在一次能源中所占比重在70%左右。据专家预测，在未来100年内，煤炭在我国一次性能源构成中仍占主导地位。中国人均煤炭探明可采储量仅为世界人均平均值的1/2。可见我国煤炭资源虽然储量大，但相对储量明显不足，而且石油和天然气的储量又很少。按目前预测，到2020年我国煤炭需求量将达50亿吨左右。按此开采强度递增，我国煤炭开采不足维持50年。由此可见，如何开采煤炭资源将关系到我国的能源安全问题。煤炭开采可持续发展问题，随着国民经济的飞速发展，逐渐凸现出来。优先大力发展劳动生产率高、资源回收率高、生产能力大、安全性好的露天煤矿势在必行。
一、露天采煤技术
地下采煤 生产的发展，推动了采煤技术的进步，18世纪以来，地下采煤技术经历过两个发展阶段：第一个发展阶段，18世纪肇始于英国，采煤从手工生产过渡到机械化生产。以蒸汽为动力的提升绞车、水泵、扇风机，取代了辘轳提升、水斗戽水和自然通风。20世纪初到40年代后期，陆续出现了风镐、电钻、 凿岩机、 链板输送机、气动装岩机、电动装载机、带式输送机、自动卸载矿车等采掘设备和大功率的电动绞车、水泵、扇风机等技术装备，但采掘工作面仍以使用电钻的爆破落煤技术和凿岩机为主。我国自1875年起，逐渐实现了矿井提升、矿井通风、排水等几个主要辅助生产工序的机械化作业，这是中国近代采煤工业的开始。第二个发展阶段，采掘工作面从单一生产工序的机械化，发展为全部工序的综合机械化。矿井生产的日趋集中，生产规模的日益扩大，推动了矿井运输、矿井提升等环节的进一步技术改造。一些装备正朝着大型、强力、高速的方向发展。露天采煤包括剥离和采煤作业是一个移走矿体上的覆盖物，得到所需矿物的过程。首先剥去上覆岩层，使煤层敞露，然后开采。地下开采则需开凿一系列井巷（包括岩巷和煤巷），进入地下煤层，然后进行采煤。
二、露天采煤发展
露天开采是人类使用矿物最早出现的开采方式，中国可供露天开采的矿产资源丰富。平朔、霍林河、伊敏河、准格尔、元宝山、昭通等地的煤田，均有可观的储量可供露天开采。露天采煤 始于出现了勺斗容积为3～4立方米的动力铲和以铁道或汽车配合使用的采、装、运设备。60年代以来，露天采煤规模、技术装备发展迅速，各种工艺方式都已形成配套的设备组合和系列，并已用电子计算机监控的吊斗铲，日产20余万立方米的轮斗铲，载重达200～350吨系列的自翻车和自卸汽车；以及带宽3.6米，最长作业线98.65公里，最大生产能力每小时达48000米立方的带式输送机等。我国现在正在大力发展露天采煤。
三、露天采煤过程
无论露天开采还是地下开采，都必须首先进行地质勘探，查明含煤地层的分布范围、可采层数、层厚、倾角、储量，以及地质构造、自燃倾向、水、瓦斯等赋存状况和开采条件，然后合理规划矿区的建设规模、矿井数目、产量和建设顺序。根据矿区总体设计和矿井设计，逐一建设后移交生产。
四、露天开采工艺
露天开采工艺，按作业的连续性，分间断式、连续式和半连续式。间断式开采工艺适用于各种地质矿岩条件；连续式工艺劳动效率高，易实现生产过程自动化，但只能用于松软矿岩；半连续式工艺兼有以上两者的特点，但在硬岩中，需增加机械破碎岩石的环节。开采顺序是采矿和剥离在时间和空间上的相互配合。当矿体埋藏较浅或地表有露头时，应用露天开采最为优越。与地下开采相比，优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产安全。但需要剥离岩土，排弃大量的岩石，尤其较深的露天矿，往往占用较多的农田，设备购置费用较高，故初期投资较大。此外，露天开采，受气候影响较大，对设备效率及劳动生产率都有一定影响。随着开采技术的发展，适于露天采矿的范围越来越大，可用于开采低品位矿床和某些地下开采过的残矿。对平缓矿床（一般矿层倾角小于12°）采用倒堆、横运或纵运采矿法。对于倾斜矿床采用组合台阶、横采掘带或分区分期开采的方法。
五、露天开采作业内容
主要包括穿孔爆破、采装、运输和排土。这四项工作的好坏及它们之间的配合如何，是露天采矿的关键。穿孔爆破是在露天采场矿岩内钻凿一定直径和深度的定向爆破孔，以炸药爆破。对矿岩进行破碎和松动。采装工作是用人工或机械将矿岩装入运输设备，或直接卸到指定地点的作业。常用的设备是挖掘机（有多斗和单斗两类）、轮斗铲和前端式装载机，广泛采用的为单斗挖掘机。运输工作是将露天采场的矿、岩分别运送到卸载点（或选矿厂）和排土场，同时把生产人员、设备和材料运送到采矿场。主要运输方式有铁路、公路、输送机、提升机，还有水力运输和用于崎岖山区的索道运输。选择运输方式必须综合考虑地形、地质、气候条件，露天矿生产能力，开采深度，矿石和围岩的物理力学性质等，经过全面技术经济比较后，确定合理的运输方式。排土工作系指从露天采场将剥离覆盖在矿床上部及其周围的大量表土和岩石，运送到专门设置的场地（如排土场或废石场）进行排弃的作业。排土方法依其排土设备的不同，分为推土犁推土、推土机排土、前装机排土和拖拉铲运机或索斗铲排土等。
六、露天开采的展望
2021年度安全环保考核工作汇报材料
--哈尔乌素露天矿油库
一、国能创新油品销售有限公司简介
国能创新油品销售有限公司隶属国家能源集团物资有限公司，是国家能源集团内部化专业服务单位，下设四个油库、三个办事处，油库总库容2.7万立方米，主营业务是保障供应国家能源集团生产建设所需的各类成品油资源，保障各铁路公司机车、露天煤矿专用特大型运输车辆、港口疏浚与拖轮船只、航运船舶、电厂、煤化工等生产用柴油、润滑油、燃料油等。
二、哈尔乌素露天矿油库简介
哈尔乌素露天矿油库是国能创新油品销售有限公司专用油品储备单位，是公司目前规模最大的一座油库，占地面积10.68公顷，油库总容量1.2万立方米，建设有6座立式拱顶储油罐，储罐单罐容量为2000立方米。哈尔乌素露天矿油库西邻准能物资供应处总库，东临准能物资供应处油库，总体规划及安全生产选址条件，满足安全距离和卫生防护距离。设计油品年周转量约为9万吨，油库主要为准能公司哈尔乌素露天矿供油。自2009年11月哈尔乌素露天矿油库建成投用，运行以来没有发生任何事故。至2021年10月底累计完成柴油供应72.3万吨，2021年截至10月底累计入库柴油3.8万吨，累计出库4.3万吨。
三、油库发展历程
2009年哈尔乌素露天矿油库按照《石油库设计规范》（GB50074-2007）版，由铁道第三勘察设计院设计，中铁十一局建设。
2003年国能创新油品销售有限公司按照ISO9000质量管理体系建设并通过认证，哈尔乌素露天矿油库建成后每年对油库进行质量体系审核和认证；2012年物资贸易公司纳入集团公司煤化工板块管理，开始建立本质安全管理体系，2014年本质安全管理体系改版为安全风险预控管理体系，同时我公司开始对哈尔乌素露天矿油库开始进行计划改造。
2014年公司对哈尔乌素露天矿油库的监控系统进行了升级改造；2015年开始组织油库自动化设计；2016年增建了哈尔乌素露天矿油库汽运卸油系统；2017年完成哈尔乌素露天矿油库自动化改造，包括自动计量系统，定量装车系统，火灾报警连锁切断系统和可燃气体检测系统；2018年增设了油库200千瓦应急柴油发电机组一台；2019年底完成了油库储罐温度、压力、液位、可燃气体检测数据上传至集团总调的项目。
2021年7月根据油品公司“危化品三年行动专项整治方案”，油品销售公司投资640万，在哈尔乌素油库实施了科技创新项目的改造，项目包括智能型油库建设和油库智能消防系统研究与应用两个项目。
智能型油库建设内容包括：
①油库运营监控中心，包括16平米LED显示屏、操作控制平台、防火门、防静电地板等配套设备设施；
②局域网综合布线，采用地埋光纤方式构建局域网，以综合办公楼监控中心节点，敷设环形冗余网络，以卸油泵房、付油泵房、消防泵房、监控中心为节点，将区域的所有控制、监测设备实现高速互联；
③设备实施综合提升，包括油库安全自动化设备改造，新增12台紧急切断阀，切断时间≤30秒，原电动闸阀执行机构进行优化，单行程开关时间≤90秒，实现阀门远程控制和危险源自动联锁关阀；对付油系统改造，解决付油精度问题，增加下装发油功能（包含详细设计）。优化完善IC卡自助付油系统，增设ATM自助验卡机、门禁系统关联，优化付油控制系统实现、IC、卡一卡通自助付油。优化升级油库生产控制 PLC 系统，统一接入泵阀设备信号等，实现油库自动化操作和安全联锁。增加不安全行为监测系统，配置行为分析服务器和防爆型智能安全帽，可提取报警信号并入油库安全预警联控系统；
④安全管理信息平台，包括企业管理驾驶舱以及基础数据管理、目标责任管理、安全管理制度、教育培训管理、安全风险管控、承包商管理、应急管理、事故管理、变更管理、考核评审管理、职业健康管理、设备管理、移动端应用、系统管理等内容。
油库智能消防系统研究与应用内容包括：
①对哈尔乌素盛天矿油库智能消防系统进行研究和改造，建成油库智能消防控制系统，包括油库智能火灾报警系统、重大危险源高清图像火灾报警监控系统、光纤测温系统、扩音对进系统、消火栓电控系统，实现油库应急管理的智能化、自动化，达到及时、全面、准确地的油库应急消防管理目标；
②研发并建设智能火灾自动报警系统。建成一套用于对本油库储油罐区、卸油区、付油区、油泵房、消防泵房等区域的火灾早期的自动探测报警及手动报警系统，达到当火情发生时或即将发生时能够第一时间启动应急广播，启动相应联动区域的声光报警设备，同时启动消防泵组，打开消防控制阀组，控制火情；
③研发并建设重大危险源高清图像火灾报警监控系统。建成一套针对重大危险源的专用火灾报警视频监控系统，使用视频监控系统针对重大危险源重点部位进行实时监控，系统可通过监控画面识别泄露或火情等状况，将报警信号传至智能火灾自动报警系统；
④研发并建设光纤测温系统。建成- -套储油罐光纤测温系统，对储罐温度进行实时监测，数据实时上传，在夏季高温天气时，对储罐高温设置报警阈值，超出时自动启动喷淋系统对储罐进行降温；
⑤建设扩音对进系统。建成一套用于对本油库储油罐区、卸油区、付油区、油泵房、消防泵房、办公楼等区域的扩音广播系统，实现库区内的应急广播、应急处置广播、应急疏散广播、且常调度等功能，达到提高应急处置效率的功能。
四、油库重大危险源安全管理情况
哈尔乌素露天矿油库柴油储罐区按照国标《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2018），被评估为四级重大危险源，在准格尔旗应急管理局备案（编号：BA蒙150622[2019]012），油库生产安全事故应急预案已在鄂尔多斯市应急管理局备案（编号：150622-2019-0001）。按照国家应急管理部的要求，制定了《安全风险研判与承诺公告制度》，并每日进行公示。
1．油库安全管理现状：一是公司按照安全风险预控管理体系要求，制定《重大危险安全管理规定》、《安全生产责任制》、《隐患排查管理规定》等45个安全管理、设备运行管理等制度，定期组织安全培训学习和班组安全活动；二是油库按照《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（安监总局79号令修订）要求建立重大危险档案，在准格尔旗应急管理局取得重大危险源备案表；三是通过每季度组织危险源辨识活动，每日巡查，每周、每月定期隐患排查等活动来加强油库现场安全管理；四是通过操作规程和岗位标准作业指导卡来实现作业标准化管理；五是实际作业中推行双人呼唤应答制度，避免作业时人为错误；六是每年进行作业现场职业健康检测，每年开展员工职业健康体检，建立员工职业健康档案，形成一人一档；七是疫情期间，油库严格按照集团公司“一防三保”总体工作要求，做好疫情防控工作的同时，保障复工复产安全生产，确保油品不间断供应。八是疫情期间公司安环部无法到达现场，公司为保障安全生产，按照集团公司和物资公司安全生产视频会议要求，组织开展自查、互查工作。
2．哈尔乌素油库工艺系统包括铁路卸油系统、公路卸油系统、公路付油系统、储油罐倒罐系统。铁路卸油系统设有卸油泵三台（用于火车罐卸油）、划片泵一台（用于扫残油）。公路卸油系统设有卸油泵一台。公路付油系统设有付油泵两台。付油量通过容积式流量计进行计量，储油量通过伺服液位计进行计量。
3．油库设备运行现状：油库目前现有安全监测系统一套，含高清云台摄像机24台、储罐自动计量系统一套、储罐高低液位报警系统一套、储罐液位、密度和温度进行实时监测系统一套、库区可燃气体检测报警装置五套，定量装车系统一套、消防火灾报警联动系统一套等；油库储罐附件齐全，每个储罐附有多点温度计一套、伺服液位计一套、压力变送器一套、高低液位报警装置一套、机械呼吸阀两套，喷淋管一套、消防泡沫管一套、泡沫发生器三台、罐根装有电动阀两个和球阀两个，附带金属软连接。以上设备可实现油库自动计量、定量装车、视频监控远传、储罐液位、压力、温度和可燃气检测数据实时上传、火灾报警联动切断等功能，大大减少了油库的作业风险和仓储风险，提高了油库应急保障能力。
4．油库的例行检测有防雷防静电检测、电气防爆检测、职业健康现场检测等，今年因疫情原因，职业健康现场检测11月16日进行现场检测，目前还未出具现场检测报告。
5．油库应急消防管理：一是油库建有消防泵房一栋，内设两台消防水泵和两台泡沫泵，5立方米泡沫储罐一台，存储氟蛋白泡沫液三吨，储罐区防火堤外设消防栓八个，还建有800立方米消防蓄水池一座和200千瓦应急柴油发电机一台。二是油库应急预案按照国家应急预案编制导则编制，含一个综合应急预案，五个专项预案和八个现场处置方案，预案通过鄂尔多斯市应急管理局专家评审并备案。三是油库按照公司应急管理要求，设应急救援小组，油库主任担任指挥，应急职责落实到每个员工；四是按照公司年度工作计划，每月组织应急救援知识培训学习，定期组织应急知识培训和桌面演练；五是每季度开展一次应急实战演练，通过演练方案的制定、培训、实战演练、总结评价等环节检验油库应急能力。
五、面临的问题
近几年随着国家对危险化学行业监管的力度逐渐加大，我公司油库的现场情况压力也比较大，公司结合本次年终体系检查及历年检查开展了自查工作，目前油库存在以下问题:1.无事故水池（正在建设）;2.卸油系统未实现自动化。
六、整改措施
按照油库目前存在的问题，我们制定了整改措施如下：
1.目前事故水池已按照集团公司要求，与准能集团公司进行合建，预计2022年6月竣工；
2.油库卸油系统自动化改造项目，已经列入2022年投资计划，投资费用为190万，预计2022年4月竣工。
关键词：露天矿山生产调度系统；多智能体； GAANFIS算法；粒子群优化算法
中图分类号：TP273 文献标识码：A
1引言
露天矿山生产调度系统是一个涉及多因素、多层次的、动态变化的柔性系统，具有递阶结构、不确定性、多目标、多约束等特点[1]。这要求露天矿山生产调度系统具有局部自治和分布式决策特性。但目前对矿山生产调度系统的研究大多停留在对各个生产工艺建模优化的研究中[2-4]，不能实现整个调度系统的建模优化。引入了多智能体系统（MAS）[5-8]构建露天矿山生产调度系统管理体系结构，建立相应的多智能体系统模型构架，实现矿山生产调度整体的协调优化，这对于实现数字化露天矿山具有一定的影响作用。
2构建基于MAS技术的露天矿山生产调
度系统
多智能体系统采用的是分布式结构，是由多个单智能体（Agent）组成的。每一个单智能体都具有自治性、社会能力、反应能力以及自发行为等，且各单智能体之间是相互协商合作的，是可以动态调整的。露天矿山开采工艺过程一般为：穿孔、爆破、铲运与破碎，各工序环节相互衔接，相互制约[9]。在基于多智能体技术的露天矿山生产调度系统中将矿山开采系统分为任务Agent、生产调度Agent、爆破Agent、运输Agent与破碎Agent。
任务Agent是整个多智能体系统中的一个重要组成部分，是系统实现人机结合的一个重要组成。其主要作用就是根据市场需求与开采技术等因素，确定矿山的矿石需求量。且根据系统反馈来的信息，确定矿山的开采任务与开采方案。
穿孔爆破是露天开采的重要工序，穿孔爆破的工作质量以及爆破效果的好坏，直接影响后续作业的生产成本。爆破Agent的作用首先是对矿山以往的爆破数据进行建模，然后根据任务Agent给出的矿石需求量得出每个平台的最优爆破方案。
运输Agent的任务是根据爆破Agent中每个平台的爆破量，爆破点到破碎点的距离以及矿山的运输能力建模优化，得出调度优化方案。
破碎Agent则是根据破碎机的破碎能力对运输Agent进行约束。生产调度Agent的作用是实现Agent与MAS之间以及Agent与Agent之间的通信，使得各Agent能够相互协调，相互协作，如图1所示。
3基于MAS的露天矿山生产调度系统的
结构设计
在建立的基于多智能体理论的露天矿山生产调度系统基本框架的基础上，设计Agent的内部模型[10]。图2是Agent的内部通用模型。在基于MAS的生产调度系统中利用黑板模式来进行通信。黑板作为一个全局共享的工作区，是对所有的Agent开放的，在其中存放着各Agent的初始数据、中间结果、最终结果等。各Agent在黑板中查找所需要的信息。
MAS系统功能的实现还需要各Agent之间的协作来完成。本文的协作方式采用Durfee提出的部分全局规划（PGP）。根据部分全局规划理论，首先创建各Agent的局部规划，即解决各Agent自身确定的任务；第二步是通过黑板进行通信，各Agent在黑板中查询并接收自身需求的信息；第三步则是各Agent根据接收到的信息以及自身的局部规划，修改自己的规划。即将自身的Agent作为PGP的一部分，考虑接收的信息，组成PGP形式的规划。第四步则是修改和优化部分局部规划，并将信息到黑板中，判断是否为最优结果，是则结束运算，否则转向第二步。
4生产调度系统中各Agent的建模优化
爆破Agent涉及到很多参数，并且属于复杂非线性模糊建模的问题。传统的建模方法并不能有效的建立爆破Agent。在文献[2-3]中介绍了自适应神经模糊推理系统（ANFIS）具有较强的非线性映射能力，可有效的对爆破参数进行建模，同时遗传算法（GA）可实现对模型的优化，即利用GA-ANFIS算法对爆破Agent进行建模优化。以爆破参数中的超深、孔间距、排间距、大块率以及炸药单耗的历史数据作为输入，以爆破矿石量的历史数据作为输出进行建模。对建立的模型进行优化，以爆破矿石量最大为目标函数，以实际矿山其他参数的规定范围为约束条件，运用GAANFIS算法对各平台的模型进行优化。
5某露天矿山生产调度系统数据收集与
实现
5.1露天矿山生产调度系统的数据收集
5.2露天矿山生产调度系统的实现
运用MATLAB软件对露天矿山生产调度系统进行模拟。首先根据公司短期目标确定矿山的月生产矿石量为20万t，其任务Agent的运行界面如图3所示：然后进入爆破Agent进行爆破优化，得出每个平台每日的炸药单耗，优化后矿山的生产矿量以及其他爆破参数如图4所示，图5是模型输出与实际输出的对比；运输Agent根据爆破Agent中的优化后的爆破矿石量进行运输优化，得出各平台到各破碎站的运输车次、运输车辆以及破碎量，如图6所示，图7-8所表示的是装载点到破碎站的运输优化；最后将调度方案在任务Agent中显示出来，获得各平台每月开采量、炸药消耗、运输车辆安排、优化后总矿石量18.846万t、炸药总消耗32.3t以及总运费1928840元，如图3所示。
6结束语
针对露天矿山实际生产调度系统，建立了一个基于多智能体技术的矿山生产调度系统。并且应用ANFIS-GA算法与改进的粒子群算法（PSO）分别对系统中的爆破Agent、运输Agent进行建模优化。生产调度Agent根据矿山的实际情况对各工艺Agent进行约束，在不超出各工艺Agent的最大生产能力的前提下完成矿山的生产计划。将模型应用到实际露天矿山中，获得该矿山最优调度方案。该系统的运行结果能够适用该矿山实际生产要求，在满足生产矿石需求的前提下，该模型优化后的炸药消耗、运输费用比实际生产成本要低，对矿山生产调度计划的制定有一定的参考价值。
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关键词：露天矿；生产工艺；设备；管理；发展
引言
小龙潭矿务局布沼坝露天矿自开矿以来，经过几代人的钻研努力，由传统的手工作业采掘方式发展到今天全自动化、机械化生产模式，回顾过去60年的发展历程，为了适应生产工艺的调整变化，设备管理的结构、方式也随着调整变化。而今，露天矿生产工艺由半连续工艺作业替代了斗轮连续工艺系统，大型矿用设备也随之退出生产工艺系统，生产系统战线逐步缩短，设备数量不断增加，随着矿区设备大机修的运行，设备的维护保养，维修队伍等管理更需要细化、科学、规范。
1生产工艺的调整变化
1.1设备管理目的
设备管理的全过程，就是设备的日常管理。它是从设备的计划开始，对研究、设计、制造、检验、购置、安装、使用、维修、改造、更新、直至报废的全过程管理，是一项兼有技术、经济、业务3方面的技术管理工作。设备管理的主要目的是用技术上先进、经济上合理的装备，采取有效措施，保证设备高效率、长周期、安全、经济地运行，来保证企业获得最好的经济效益。
1.2生产工艺调整发展变化
按照露天矿生产发展历程，生产工艺分5个阶段。1）简单的土法、手工机械开采，采用人力车、牛马车、矿车自溜、斗仓、绞车等设备，人工打眼、爆破落煤、人工装车等方式进行生产，本阶段主要设备比较简单，单线生产，设备管理基本单纯。2）露天矿的一期建设工程，采用单斗挖掘机采装，穿孔爆破，机车牵引，绞车提升的生产工艺，本阶段采用采装设备开采，运输设备采用机车牵引，设备管理重点在采装和提升的工艺管理上。3）在一期工艺的基础上，为了解决机车牵引效率很低问题，进行矿二期扩建工程，采用单斗挖掘机采装、汽车和胶带机运输的半连续工艺系统，本阶段设备管理分成采装设备和运输设备管理。4）为了提高生产能力，露天矿进行三、四期扩建工程及技术改造，采用先进的大型采掘设备斗轮机和配套排土的排土机，对二期的胶带机进行技术改造，形成完整的连续生产工艺系统，本阶段设备数量多、型号复杂、而且大型设备占多数，设备管理任务很重。5）连续系统投入运行后，经过几年的开采，矿坑开采面不断扩大，系统战线逐步拉长，系统中间设备增多，出现的故障频繁，设备管理出现很难局面，为了保证生产有序、高效运行，有效利用现有设备，露天矿进行了五期扩建工程，使用挖掘机装车替代斗轮，汽车运输，为减少大物料冲击下料口，使用破碎机破碎物料的方式进行半连续生产模式。本阶段设备管理面大，分类明确，加之所有生产类设备进行集中维修、保养管理，使设备管理的方向又有新的变化。
1.3随生产工艺调整的设备管理模式转变
设备管理模式是根据露天矿实际生产工艺需求，对设备进行计划、更新、安装、维护、保养、维修、资料建档、资产管理等活动，布沼坝露天矿生产工艺笼统的概括有连续工艺系统和半连续工艺系统，从矿山发展到今，基本设备有矿车、绞车、机车、单斗挖掘机、斗轮机、胶带机、排土机、破碎机、转载机、电缆车、运输汽车、液压挖掘机、电动挖掘机、装载机等，露天矿根据设备的特点、类型、工作方式等对设备进行分类管理模式，设备按照用途进行编号，有效解决设备运行的故障分类处理。连续工艺系统时期，设备数量，完全都是矿用大型设备，配件也相应多，1台设备的配件要分层和分区进行管理。为了解决胶带机长距离运输，1个故障影响整个战线的生产问题，实施五期扩建工程，建设保障性好的半连续生产工艺系统，满足生产需求，用液压挖掘设备和电动挖掘设备代替大型的斗轮机和转载机，用汽车替代部分工作面上的胶带运输，即克服运输线长、故障多的烦恼，又满足生产能力要求，利用破碎机进行物料粉碎性处理，减少运输胶带的破损率。加之，生产设备进行集中维护、修理后，对设备的管理思想有一定的转变，特别是管理模式的转变，比如，计划性工作不一定全部都要做，露天矿对设备的管理只要做到设备安全操作、按时接受保养、督促设备维修、落实6S管理内容等。
2露天矿矿生产工艺转型下设备管理的探讨
2.1满足生产工艺需求的设备管理
露天矿生产工艺调整变化，是适应露天矿新形势新格局的发展要求，为了满足新工艺生产的需求，设备管理的结构、方式、方法也要思考新的标准，也适应生产工艺系统运行的要求。连续或半连续工艺系统设备管理都采用分类又集中的管理方法，结构属于分类管理模式，就是将设备按照分类要求进行分类，一般分为大、中、小型3类，按照类型进行设备维护、保养、修理等集中定制管理，就本身满足设备管理的要求来说，这样的管理模式已经足够适应目前设备运行要求，但是，在生产工艺调整转型的前提下，设备的管理是一个设备管理者需要思考和研究。为了适应露天矿生产发展的需要，结合生产工艺的调整，露天矿的设备类型也发生很多变化。在大型设备退出生产系统，落实生产现场的管理要求，半连续工艺的生产要求，对设备管理要因地制宜，设备的维护、保养、维修等工作需要进行集中管理，必须实施生产设备集中维护保养、维修，就是大机修。
2.2实施大机修后，设备维护保养、维修的连续性
大机修实施后，基本生产性设备(排土机、胶带机、破碎机、液压挖掘机、电动挖掘机等)的维护保养、维修都由修理部门负责实施，设备使用部门做相应的巡检、保养修理要求和更新计划及大修项目等工作。设备的维修保养是设备发挥高效的保障，为了不影响生产，维修保养非常重要，设备维护保养和维修的连续问题，最终就是相互协调的正常性问题，设备使用单位和维修单位的协调使设备维修保养能够及时、有序，保障生产工艺连续、高效运行。大机修设备维护保养的协调性，主要还是设备管理方与维修方的协调和配合，这样的配合更大程度就是调度的一致性问题，北方大矿已经领先完成信息化推动平台，依托平成信息互通，达到一程式信息链。随着我国科学技术的快速发展，尤其是计算机、信息技术和微电子技术等的发展，光机一体化技术在露天矿设备管理上的应用将会更加广泛。借助信息技术这一项专业化设备维修的管理。加强对露天矿设备维修和保养做状态监测和故障诊断等技术的运用，使设备维修由静态发展至动态，可以提高人员的工作效率，为煤矿企业节约大量的人力物力，从而给企业带来更大的经济效益[2]。
2.3发展现代化露天矿设备管理的思路
设备是生产企业的主要生产工具，也是生产企业创造价值的主要物质手段。设备管理与维修在生产企业中是一项重要的管理和技术工作。在当前技术发展非常迅速的时期，设备技术有了很大的发展，随之而来的是设备管理工作的快速前进。设备管理工作必须适应当前装备技术的发展需要，以确保生产企业在现代技术下的正常运转[3]。生产的发展需要设备的完好与高效，要使设备达到完好高效益，必须探索露天矿设备的集中维修与保养，设备管理的模式转变，管理理念的调整和现代化的设备管理等问题。现代化管理的过程中最需要的是人才，我们需要培养能适应现代要求的设备管理与维修方面的管理人才和技术人才[4]。由于设备实施大机修，作为设备使用单位，在设备管理上，应当理清设备管理的每1个层次，做到层层有责，层层落实，利用现场管理与业务管理相结合，有计划就有落实。监企分开的布局调整也给设备管理带来很多的思考，企业的主要力量是工人，今后的设备管理工作必须依靠工人同志，他们不仅是现场管理的力量，也是技术的骨干。在设备的管理过程中，要不断深入了解设备的运行状况，了解技术人员和操作人员及维护保养人员的情况，对设备完全的熟悉，尽量发挥工人的能动性，进一步挖掘设备的效能。
2.4现代化管理的露天矿设备管理方向
设备管理手段随着科学技术的进步在不断更新，管理方法逐渐实现制度化、标准化和流程化[5]，为了解决露天矿分布散、线长和种类多的问题，对设备进行有效的管理，多数矿山普遍应用各类智能网络维修管理系统，各尽特色。但是在将来，综合性设备信息网络管理系统是未来设备维修管理的重点发展方向。网络技术本身不受时空和地域的限制，可以实现及时、优质和全方位的服务。维修基地可以将智能网络作为维修服务的主要手段，通过数据采集系统、维修服务系统等能够直接或间接获取设备维修保养的详细信息，并以此作为维修的依据，进行及时、有效地维修，确保设备的运行状态。设备信息化管理可以实现设备资源共享，改善设备技术状态，降低故障发生概率，提高设备管理水平和企业经济效率[6]。
3总结
露天矿设备管理是一个很广的研究课题，许多管理工作需要加强，特别在大机修实施中，设备维修保养等管理的协调和配合要更加默契。为了保障生产工艺的有序、高效作业，我们设备管理人员必须加强学习，互相沟通，团结一致，发挥工人层次人才优势，为设备发挥更大效能做出贡献。
参考文献：
［1］岳宗谦.龙狱论坛［M］.云南：云南人民出版社，2010：78.
［2］沈永刚.现代设备管理第2版［M］.北京：机械工业出版社，2010：54.
［3］刘宝权.设备管理与维修第2版［M］.北京：机械工业出版社，2012：33.
［4］王建国.煤矿设备信息化管理系统［J］.露天采矿技术，2014，161（6）：29-32.
［5］李葆文.设备管理新思维新模式第3版［M］.北京：机械工业出版社，2010：56-81.
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