中国采矿系统工程的现状与发展

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1、中国采矿系统工程的现状与发展1 、概述采矿系统工程是采矿工程与系统工程相结合而形成的一门新兴学科，已迅速得到广大采矿工作者的重视，其原因为：（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。过去的采矿工程，往往侧重于单个作业或环节，借助系统工程，使人们自觉地从总体上整合采矿问题，其中在矿山的规划、设计和评估中表现尤为突出。（2）边缘性。采矿过程涉及许多学科，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

2、系统工程、地质统计学等边缘学科。（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字和计算机技术，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 、学科现状采矿系统工程经过几十年的发展，目前有以下特点：（1）全面应用了现代数学和计算机技术。在采矿系统工程的现状与发展采矿系统工程中，已广泛使用运筹学，如线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、网络流、多目标决策、可靠性理论等。与此同时，计算机科学中的许多先进技术，如计算机仿真、计

3、算机辅助设计、数据库等，也已成为采矿系统工程的常用手段。（2）紧跟信息科学的发展。信息科学的任何进展都会很快在采矿系统工程中得到印证。例如，20世纪中期人们开展专家系统研究后不久，70年代即推出PROSPECTOR（探矿者）找矿专家系统。又如GPS（全球卫星定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感系统）问世后不久，在矿业界即得到应用。至于矿业上使用的硬、软件，更是随着计算机的更新换代不断地变化。（3）密切结合采矿工程的需要。采矿系统工程在处理问题时要经常考虑采矿工业影响因素多的特点。因此，多目

4、标决策、模糊决策、人工智能、计算机辅助设计等技术特别受矿业界青睐。为了更好地说明采矿系统工程的进展，兹分述如下。2.1 矿山地质系统2.1.1 地测数据预处理在采矿系统工程中，广泛使用数据库存放地测数据，如早期的dBASE、FoxBase、Foxpro以及近年的Access、Oracle。最近几年，数据仓库技术已开始在矿业界应用，从面向主题、集成的、时变的和非易失性角度整合各种地测数据。在处理地测数据方面，人们普遍采用各种统计方法，从总体上观察矿产分布及其变化规律，如矿石品位，矿体厚度等。Excel

5、和各种数据库软件被广泛用于数据处理。为了形象地表达矿藏分布特征，人们常常用鲜明的颜色表示钻孔内各组分的分布，如美国的Mintec、澳大利亚的乳Surpac矿用软件，形象生动，便于核查。2.1.2 矿石品位估计采矿系统工程常用三种方法估计矿石品位：多边形法、距离平方反比法、地质统计学法。多边形法比较粗略，主要用于勘探密度较高的矿床，如铀矿床等。距离平方反比法考虑各钻孔距离对待估块段的影响，以距离平方（或其它幂次）的倒数作为权值赋予各钻孔这是一种通用的方法。地质统计学全面应用数理统计理论，以变异函数为核

6、心，遵循线性估计、无偏估计和最优估计的原则。80年代以后，又在线性平稳地质统计学的基础上，提出了一些非线性的地质统计学，如析取克里金（Disjunctive Kriging）、指示克里金（Indicator Kriging）。目前，人们已着手将它应用于矿业污染分析中，用两点间污染程度的方差构造变异函数。近年来，一些学者应用人工神经网络或遗传算法从事矿石品位估计，开辟了一种新的技术途径。不过，它们还有待提高。2.1.3 储量计算与地质作图采矿系统工程广泛使用方块法，用离散的方块拼凑原来连续的矿体，每一

7、方块拥有自己的几何坐标及所包含的矿量和岩量，其中矿岩量可用数值计算方法严格积分得出。针对矿山设计的需要，人们还常常用剖面图和平面图表达矿体，可称为线框模型法。这种模型下的矿量计算，大都是利用计算机图形学中的多边形求交、并、差的算法，计算精确度高。然而如何由钻孔柱状图推出剖（平）面图的地质作图问题，始终没有很好解决。尽管一些学者探索采用专家系统、模糊数学、人工神经网络、拓朴学等方法，但都有待完善。近年来，人们热衷于用三维实体模型表达矿体。在一连串地质剖面图的基础上，象手风琴箱地依次伸展成三维实体，进而

8、可以得出各种位置、各个方向下的矿体剖面。目前国外的矿业设计软件都有这种功能，如澳大利亚Maptek公司的Valcan软件。2.1.4 矿产资源评价在地质勘探的基础上，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。矿物资产的评估是另一个热门课题目前，基本上形成以收益现值法为主的估价方法。近年来又探索期权估价法。此外还有案例估价等其它方法。2.2 矿山规