采矿系统工程现状与展望.doc

采矿系统工程现状与展望论文导读：本文概括了采矿系统工程的基础理论与技术，介绍了采矿系统工程的发展现状，提出了采矿系统工程的发展趋势。关键词：采矿系统工程，现状，展望采矿系统工程为采矿工程学与系统工程学相结合的所形成的一个新的学科分支。论文参考网。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采矿工程学科分支1。采矿工程是一门由来已久的古老技术，很多问题都只能定性，而不能定量的解决，现场问题常常依赖经验判断，容易存在很大的主观差异性，借助采矿系统工程中的数字与计算技术，可以实现采矿技术问题的定量决策，大大提高了准确性和科学性。同时，采矿工程涉及面较广，影响因素较多，如何从总体上合理把握，综合协调，也需要利用系统工程的相关知识来解决。近年来，随着新技术，新方法不断引入到采矿系统工程中，为我国的高效安全采矿带来了新的活力和发展。1.采矿系统工程的基础理论与技术目前，采矿系统工程中常用的基础理论学科及相关技术，主要如下：1） 应用数学或计算数学分支。如概率论与数理统计,随机过程及数值方法等。2） 运筹学及其学科分支。如线性规划，整数规划，非线性规划，目标规划，动态规划，图论及网格分析，排队论及存储论等。3） 现代应用数学的相关学科分支。如地质统计学，可靠性理论，模糊数学，灰色系统理论等。论文参考网。4） 与计算机技术密切结合的交叉学科分支。如系统模拟，系统动态学，人工智能学，决策支持系统，管理信息系统及计算机辅助设计等。2.采矿系统工程发展现状经过几十年的发展，采矿系统工程得到长足发展，应用范围相当广泛，分述如下：2.1 矿山地质系统在采矿系统工程中，主要使用数据库来存放地测数据，早期主要使用dBASE、FoxBase、Foxpro，近年来则主要使用Access、Oracle等软件。而在处理数据方面，则主要使用统计学的方法，常使用Excel以及各种数据库软件从总体上把握矿产分布及其变化规律。1） 矿产储量计算与地质作图采矿系统工程广泛使用方块法，同时，为了满足矿山设计的需要，工程技术人员还常常使用为线框模型法来表达矿体，这种方法计算精度较高。然而如何由钻孔柱状图推出剖(平) 面图的地质作图问题，虽然专家学者使用了许多方法，但还没有很好的解决。另外，在三维实体模型表达矿体方面，国外的矿业设计软件都有这种功能。2） 矿产资源评价目前人们普遍采用模糊综合评判评价矿产资源，先建立评价指标体系及各因素的权值 , 然后采用模糊评判、灰色关联度分析等方法。近年来也有人探索用人工神经网络、遗传算法进行评判。至于矿物资产的评估，基本上以收益现值法为主。近年来，又引入探索期权估价法，案例估价等其它方法。2.2 矿山规划与设计系统1）地下开拓系统对于煤矿开拓运输系统，常使用专家系统确定。或者从各项工程费用累积而成的数学模型中，使用解析法求极值，求解出最优开拓方案。同时，技术人员还常采用计算机模拟法比较各方案的优缺点。2） 地下采矿方法对于确定采矿方法，主要使用专家系统和模糊综合评判。对于煤矿此类特定层状矿床，采用解析法，而在具体布置采准巷道时，大多采用 CAD技术。鉴于地下工程是个空间概念，国外常采用三维立体图表示。3） 采掘计划编制 人们主要使用线性规划和整数规划制定矿山采掘计划。论文参考网。另外还常使用计算机模拟予以辅助。如为了适应矿山环境的复杂多变，利用CAD技术编制采掘计划。 2.3 矿山生产工艺系统 1）开采工艺及设备选择 开采工艺及设备的选择主要是通过专家系统来确定，为了确保影响因素权值的正确确定，还可以使用人工神经网络方法。其他的选择方法还有解析法和计算机模拟等。2） 开采工艺过程分析主要是采用计算机模拟来研究开采工艺过程。近年来，现代控制理论也逐步引入到开采工过程分析过程中。2.4 矿山管理系统1）矿山管理信息系统随着计算机及网络技术的普及，国内外许多矿山都建立了矿山管理信息系统，覆盖地测、设计、计划、设备、库存、营销、财会、人事等工作，内部各子系统用局域网相连，外部联系则通过Internet。2）矿山生产过程监控目前矿山还不能达到全过程自动控制，对于井下电机车的调度，主要是借用铁道运输的经验。对于井下一些重要却又危险的作业，主要采用工业电视来监控。对于少数大型的设备，都具有了自动控制的功能，但是距离自动化还有很长一段路要走。3）通风安全 主要是使用专家系统来确定通风系统，使用解析法来优化通风井巷断面，使用CAD技术来绘制通风网格图，利用因果关系预测、时间序列预测、卡尔曼滤波预测等方法进行事故预测，以及采用故障决策树等技术分析事故发生的原因及概率等等。3.采矿系统工程发展趋势采矿系统工程是采矿工程与系统工程相结合的一门学科，既要遵循采矿工程的内在规律，又必须运用系统工程的观点和方法。目前情况下，采矿系统将有如下发展趋势：1)多种研究方法的综合运用。采矿系统工程是一个复杂的动态过程，它的决策，如果只采用一种方法，效果难以理想，需要多种方法综合运用，并且正在朝这个方向发展。2）多项内容的综合分析决策。采矿系统工程在系统结构上关系比较复杂，再加上各个矿区条件的差异性，因此，在处理和解决某一决策时，需要涉及到的内容较多，内容之间又容易相互影响，故今后将朝多项内容分析决策的方向发展。3）计算机运算与可视化功能的密切配合。工程设计图是采矿工程的语言，随着计算机技术迅速发展，动画显示以及虚拟现实技术将会在采矿系统工程中得到广泛应用。4）采矿系统工程理论与实践的进一步结合。随着采矿新技术，新方法的应用，采矿工程的实践活动也发生了巨大的变化，随着采矿实践的发展需要，兼收严格优化方法的优化功能与非严格优化方法的灵活使用性将会形成一种趋势。5）严格优化技术正向实用要求逼近。在采矿系统工程的早期阶段，利用运筹学得出的采矿问题最优解常常偏离采矿的工艺技术要求。近年来，随着CAD 技术的出现，人们又将传统的设计方法转用计算机实现，却又忽视了优化的目标。今后，采矿系统工程将在人机的交互方式下实现决策的优化，并尽可能提高作业的自动化程度。6）新学科、新技术的应用继续发展。随着新兴学科，边缘交叉学科理论迅速发展，它们也将逐渐与传统领域结合，使采矿系统工程得到新的发展。7）矿用软件开发日益规范化、商品化。采矿系统工程的软件将会一步发展，市场和价格也会逐渐规范化，价格上也会更加便宜，使用也会更加普遍，对外国软件的使用上也会更加熟练。8）跨学科的联合研究。跨学科的研究工作随着系统研究对象的扩展，已经成为目前阶段必然发展趋势。4. 结语虽然采矿系统工程是一门新兴学科，但是随着我国经济高速发展，对能源需求量的急速增加，采矿工程迎来了新的发展机遇，再结合全球化的契机，以及新技术，新方法的引入，必将推动我国乃至全世界采矿系统工程学科发展的春天，为能源高效安全开采做出巨大的贡献。参考文献1 全国自然科学名词审定委员会.煤炭科技名词.北京：科学出版社，19972 张幼蒂，王玉俊. 采矿系统工程M.徐州：中国矿业大学出版社，20003 邵登陆，岳宗洪. 采矿系统工程的发展现状与新趋势J.中国矿业