СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛЕНДАРНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕСУРСА Российский патент 2010 года по МПК E21C41/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение имеет отношение к способу и устройству для календарного планирования извлечения ресурса и для определения чистой текущей стоимости календарного плана извлечения. Как правило, ресурс представляет собой рудное тело, которое добывается в карьере.

Предшествующий уровень техники

Как правило, добыча ресурса может производиться в течение 15-30 лет, прежде чем месторождение будет выработано до состояния, когда дальнейшая добыча экономически нецелесообразна.

Процесс разработки и проектирования горной выработки и долгосрочного календарного планирования основан на пространственной интерпретации данных буровых скважин. Таким образом, по территории, на которой производится добыча, бурят буровые скважины и получают данные относительно содержания ресурса. Как правило, буровые скважины бурят на целесообразном расстоянии друг от друга, так как эта процедура является относительно дорогой. Создается блочная модель территории, на которой производится добыча, и обычно блочная модель может содержать от 50000 до 1000000 блоков, добыча которых должна быть запланирована на период 15-30 лет. Блок - это материал, который заключен в прямоугольную призму в грунте и объемное процентное содержание воздуха в котором строго меньше 100%. Блочная модель - это набор непересекающихся блоков, которые обычно, но необязательно, являются пространственно связанными и содержат не меньше, чем весь материал, рассматриваемый как имеющий экономическую ценность на добывающем предприятии. Цель процедуры календарного планирования состоит в том, чтобы найти последовательность извлечения блоков, которая дает максимально возможную чистую текущую стоимость (NPV) и удовлетворяет множеству ограничительных условий. Ограничительные условия включают в себя:

(a) геотехнические ограничительные условия откосов, которые моделируются множеством правил предшествования, ограничивающих порядок извлечения отдельных блоков;

(b) ограничительные условия добычи, то есть максимальное общее количество породы, которое может быть добыто за один период времени (обычно 1 год);

(c) ограничительные условия переработки, то есть максимальное количество руды, которое может быть переработано данным перерабатывающим заводом за один период времени;

(d) рыночные ограничительные условия, то есть максимальное количество металла, которое может быть продано за один период времени;

(e) любые другие ограничительные условия, характерные для практической деятельности по добыче, включающие в себя, но без ограничения, верхние пределы по скорости проходки и имеющейся в наличии руде.

Календарный план представляет собой период извлечения для каждого блока и назначение для каждого блока (отходы, резервирование или перерабатывающий завод).

Модель рудного тела, построенная на основе данных буровых скважин, является детерминированной моделью, созданной посредством пространственной интерпретации данных с использованием так называемой процедуры кригинга. Это дает возможность назначить каждому из блоков в модели содержание ресурса (то есть количество ресурса, присутствующего в блоке). Затем информация о содержании ресурса используется для определения календарного планирования деятельности по добыче, а также для определения того, направляют ли конкретный блок на переработку для извлечения ресурса, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

Поскольку буровые скважины, как правило, бурят на некотором расстоянии друг от друга, данные буровых скважин обычно являются разреженными, и поэтому в детерминированную блочную модель вносятся неустранимые погрешности. До некоторой степени это можно компенсировать, обеспечивая больше данных посредством бурения большего количества скважин. Однако, как объясняется выше, бурение скважин является дорогостоящим, и поэтому оно нежелательно.

Таким образом, традиционно планирование карьера основано на блочной модели, которая построена с использованием некоторой методики интерполяции, такой как процедура кригинга, с тем, чтобы была сформирована единственная модель. Предполагается, что эта единственная модель является объективным представлением действительности, и она используется для проектирования и оптимизации горной выработки. Процесс проектирования состоит из трех главных этапов, на которых:

(a) находят последовательность извлечения блоков, которая дает наилучшую чистую текущую стоимость при удовлетворении геотехническим ограничительным условиям откосов;

(b) проектируют пригодные для практического применения фазы добычи (так называемые этапы добычи), которые приблизительно основаны на оптимальной последовательности блоков; и

(c) оптимизируют календарный план добычи и бортовые содержания.

Бортовое содержание (COG) определяется как порог, блоки с содержанием выше которого отправляют на перерабатывающий завод, а с содержанием ниже которого считаются отходами. Этот порог может быть постоянным в течение всего срока работы горной выработки или может быть переменным, то есть зависящим от периода извлечения.

На практике открытая горная выработка (карьер) разделяется на множество фаз добычи, которые разрабатываются уступ за уступом, где каждый уступ представлен горизонтальным слоем блоков в заданной фазе добычи и имеет одну и ту же высоту. Уступ в фазе добычи иногда называют "панелью" (один или более слоев блоков). Фазы добычи могут разрабатываться одна за другой сверху вниз. Однако этот вид календарного плана обычно недостаточно оптимален. Разработка нескольких фаз одновременно и применение переменного бортового содержания может дать намного лучшие результаты. Имеется несколько доступных для приобретения пакетов, которые претендуют на оптимизацию календарного плана и бортового содержания с использованием единственного представления блочной модели ресурса. Однако трудно оценить их эффективность, поскольку теоретический верхний предел чистой текущей стоимости остается неизвестным.

Стандартная методика оптимизации, широко используемая во многих индустриальных приложениях, - это линейное и целочисленное программирование (например, Padberg, 2003). Однако, чтобы эта программа работала удовлетворительно, задача, которую нужно решить, должна быть сформулирована как линейная.

Сущность изобретения

Первый аспект изобретения имеет отношение к календарному планированию извлечения ресурса для повышения чистой текущей стоимости.

Таким образом, можно сказать, что изобретение относится к способу календарного планирования извлечения ресурса в среде, содержащей этапы, на которых:

получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

создают множество различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и

выполняют календарное планирование извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

Таким образом, при использовании множества различных блочных моделей получают намного большее количество возможных представлений присутствия ресурса в среде. Каждое из этих представлений равновероятно, так как каждое из них удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам, которые были измерены. Таким образом, при использовании всех этих возможностей может быть получено более точное представление фактического распределения ресурса в среде и, поэтому, более правильное указание относительно того, должна ли область среды, представленная блоком, быть направлена на переработку. Например, если бортовое содержание ресурса в конкретный период равно 0,6%, способ может заметить, что конкретный блок в некоторых моделях действительности может быть ниже этого бортового содержания (в этом случае его отправляют в отходы), а в некоторых моделях действительности - выше этого бортового содержания (в этом случае его перерабатывают). При использовании всех моделей, например, посредством усреднения различных оценок блока (на переработку или в отходы) из различных моделей, заявитель более точно моделирует процесс в действительности. Это справедливо потому, что во время извлечения становятся доступны данные дополнительных шпуров, чтобы сделать возможным определение более точной квантификации содержания блока, и, следовательно, возможность выбора, заложенная в использовании нескольких условных моделей, может быть выгодно использована при вычислении как календарного плана, так и недисконтированной оценки блока, и, следовательно, в конечном счете при получении более точного определения чистой текущей стоимости каждого блока. Таким образом, получают календарный план, который дает увеличенную и более точную чистую текущую стоимость горной выработки, содержащего ресурс и среду, по сравнению с существующими методиками.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения создание множества различных блочных моделей является методикой условного моделирования, которая обеспечивает формирование множества равновероятных реализаций блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

Предполагается, что экземпляры объединений блоков имеют однородные свойства в каждом бункере содержания.

Набор из одного или более блоков, которые являются членами конкретного объединения, причем признак содержания каждого блока находится в определенных верхнем и нижнем пределах, называют бункером содержания. Бункеры содержания используются для практического применения бортовых содержаний, то есть все блоки в бункерах содержания более высокого, чем бортовое содержание, отправляют на перерабатывающий завод.

В одном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является фиксированным бортовым содержанием. Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

В одном варианте воплощения изобретения запланированное извлечение блоков может быть оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

В предпочтительном варианте воплощения этап календарного планирования с использованием переменного бортового содержания преобразовывается из нелинейного представления в линейное представление, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

Предпочтительно календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Также можно заявить, что изобретение относится к устройству календарного планирования извлечения ресурса в среде, от которой получены данные содержания буровых скважин относительно ресурса, содержащегося в среде, содержащему:

процессор для создания множества различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и

процессор для календарного планирования извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения процессор предназначен для создания условных моделей, которые обеспечивают формирование множества равновероятных реализаций блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения процессор также предназначен для сокращения количества блоков в каждой из блочных моделей посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

В одном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является фиксированным бортовым содержанием. Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения процессор предназначен для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока из множества моделей, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

В одном варианте воплощения изобретения процессор предназначен для календарного планирования извлечения блоков, оптимизированного с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

В предпочтительном варианте воплощения процессор предназначен для преобразования из нелинейного представления в линейное представление при использовании переменного бортового содержания, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

Предпочтительно календарное планирование определяется посредством процессора по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Таким образом, можно сказать, что изобретение относится к компьютерной программе для календарного планирования извлечения ресурса в среде, содержащей:

код для приема данных буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

код для создания множества различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и

код для календарного планирования извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения код для создания множества различных блочных моделей является кодом для выполнения методики условного моделирования, которая обеспечивает формирование множества равновероятных реализаций блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения программа также содержит код для сокращения количества блоков в каждой из блочных моделей посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

В одном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является фиксированным бортовым содержанием. Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения код для календарного планирования включает в себя код для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

В одном варианте воплощения изобретения код для календарного планирования также содержит код для оптимизации извлечения с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения код для календарного планирования также содержит код для использования всех условных моделей, чтобы оптимизировать их одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

В предпочтительном варианте воплощения код для календарного планирования с использованием переменного бортового содержания преобразовывает из нелинейного представления в линейное представление и также содержит постановку задачи частично-целочисленного программирования, используемую для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

Предпочтительно код для календарного планирования заключается в том, чтобы

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Таким образом, можно сказать, что изобретение относится к способу разработки месторождения, содержащего ресурс в среде, при этом способ содержит этапы, на которых:

извлекают среду и ресурс из горной выработки с использованием календарного плана извлечения, созданного следующими этапами,

получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

создают множество различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и

выполняют календарное планирование извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

В предпочтительном варианте воплощения создание множества различных блочных моделей является методикой условного моделирования, которая обеспечивает формирование множества равновероятных реализаций блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

Предполагается, что экземпляры объединений блоков имеют однородные свойства в каждом бункере содержания.

В одном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является фиксированным бортовым содержанием. Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

В одном варианте воплощения изобретения запланированное извлечение блоков может быть оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

В предпочтительном варианте воплощения этап календарного планирования с использованием переменного бортового содержания преобразовывается из нелинейного представления в линейное представление, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

Предпочтительно календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Таким образом, можно заявить, что изобретение относится к способу определения чистой текущей стоимости горной выработки, содержащей ресурс в среде, при этом способ содержит этапы, на которых:

получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

создают множество различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и

выполняют календарное планирование извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для обеспечения чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения создание множества различных блочных моделей является методикой условного моделирования, которая обеспечивает формирование множества равновероятных реализаций блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

В одном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является фиксированным бортовым содержанием. Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

В одном варианте воплощения изобретения запланированное извлечение блоков может быть оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

В предпочтительном варианте воплощения этап календарного планирования с использованием переменного бортового содержания преобразовывается из нелинейного представления в линейное представление, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

Предпочтительно календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Еще один аспект изобретения имеет отношение к уменьшению сложности обработки информации для обеспечения календарных планов извлечения и оценок чистой текущей стоимости.

В соответствии с еще одним аспектом можно сказать, что изобретение относится к способу календарного планирования извлечения ресурса, который заключен в среду, содержащему этапы, на которых:

получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

создают блочную модель, причем каждый блок в модели имеет содержание ресурса;

осуществляют календарное планирование извлечения блоков на основе переменного значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, причем переменное бортовое содержание представлено нелинейной функцией; и

преобразуют нелинейное представление в линейное представление и используют постановку задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения, предоставленной посредством запланированного извлечения, и стратегии бортового содержания.

Таким образом, способ в соответствии с этим аспектом изобретения упрощает обработку благодаря линеаризации задачи и поэтому также дает возможность использовать при оптимизации переменное бортовое содержание вместо фиксированного значения бортового содержания.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения нелинейная функция преобразовывается во множество линейных значений посредством формирования множества шаговых значений, относящихся к нелинейной функции, и выбора одного из значений для обеспечения принятия решения о бортовом содержании посредством функции частично-целочисленного программирования.

В одном варианте воплощения изобретения блочная модель является детерминированной моделью, построенной посредством пространственной интерпретации данных с использованием процедуры кригинга. Таким образом, в этом варианте воплощения обеспечивается только одна модель.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения блочная модель является условной моделью, формирующей множество различных блочных моделей, обеспечивая множество равновероятных реализаций блочных моделей, удовлетворяющих данным буровых скважин и статистическим показателям ресурса, распределенного в среде, первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины оценок содержания ресурса, и средняя величина оценок содержания ресурса используется для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости.

В одном варианте воплощения изобретения запланированное извлечение блоков может быть оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения все условные модели оптимизируются для формирования множества календарных планов извлечения, каждый из которых имеет оценки, и оценки усредняются для формирования чистой текущей стоимости, и календарный план извлечения содержит календарный план извлечения, который является самым близким к тому, который дает чистую текущую стоимость.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

Предпочтительно календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

В соответствии с дополнительным аспектом можно сказать, что изобретение относится к устройству для календарного планирования извлечения ресурса, который заключен в среде, содержащему:

процессор для приема данных буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

процессор для создания блочной модели, причем каждый блок в модели имеет содержание ресурса;

процессор для календарного планирования извлечения блоков на основе переменного значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, причем переменное бортовое содержание представлено нелинейной функцией; и

процессор для преобразования нелинейного представления в линейное представление и использования постановки задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения, предоставленной посредством запланированного извлечения, и стратегии бортового содержания.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения процессор предназначен для преобразования нелинейной функции во множество линейных значений посредством формирования множества шаговых значений, относящихся к нелинейной функции, и выбора одного из значений для обеспечения принятия решения о бортовом содержании посредством функции частично-целочисленного программирования.

В одном варианте воплощения изобретения блочная модель является детерминированной моделью, построенной посредством пространственной интерпретации данных с использованием процедуры кригинга. Таким образом, в этом варианте воплощения обеспечивается только одна модель.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения блочная модель является условной моделью, формирующей множество различных блочных моделей, обеспечивая множество равновероятных реализаций блочных моделей, удовлетворяющих данным буровых скважин и статистическим показателям ресурса, распределенного в среде, первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения процессор предназначен для усреднения оценок содержания ресурса из блочных моделей, и средняя величина оценок содержания ресурса используется для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости.

В одном варианте воплощения изобретения запланированное извлечение блоков может быть оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения процессор предназначен для оптимизации всех условных моделей для формирования множества календарных планов извлечения, каждый из которых имеет оценки, и оценки усредняются для формирования чистой текущей стоимости, и календарный план извлечения содержит календарный план извлечения, который является самым близким к тому, который дает чистую текущую стоимость.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

Предпочтительно календарное планирование определяется процессором по следующей формуле:

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

В соответствии с дополнительным аспектом можно сказать, что изобретение относится к компьютерной программе для календарного планирования извлечения ресурса, который заключен в среде, содержащей:

код для приема данных буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;

код для создания блочной модели, причем каждый блок в модели имеет содержание ресурса;

код для календарного планирования извлечения блоков на основе значения переменного бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, причем переменное бортовое содержание представлено нелинейной функцией; и

код для преобразования нелинейного представления в линейное представление и использования постановки задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения, предоставленной посредством запланированного извлечения, и стратегии бортового содержания.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения нелинейная функция преобразовывается во множество линейных значений посредством формирования множества шаговых значений, относящихся к нелинейной функции, и выбора одного из значений для обеспечения принятия решения о бортовом содержании посредством функции частично-целочисленного программирования.

В одном варианте воплощения изобретения блочная модель является детерминированной моделью, построенной посредством пространственной интерпретации данных с использованием процедуры кригинга. Таким образом, в этом варианте воплощения обеспечивается только одна модель.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения блочная модель является условной моделью, формирующей множество различных блочных моделей, обеспечивая множество равновероятных реализаций блочных моделей, удовлетворяющих данным буровых скважин и статистическим показателям ресурса, распределенного в среде, первого и второго порядков, представленным соответственно функцией распределения вероятности и вариограммой.

В одном варианте воплощения изобретения количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины оценок содержания ресурса, и средняя величина оценок содержания ресурса используется для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости.

В одном варианте воплощения изобретения запланированное извлечение блоков может быть оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

Однако в предпочтительном варианте воплощения изобретения все условные модели оптимизируются для формирования множества календарных планов извлечения, каждый из которых имеет оценки, и оценки усредняются для формирования чистой текущей стоимости, и календарный план извлечения содержит календарный план извлечения, который является самым близким к тому, который дает чистую текущую стоимость.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

Предпочтительно календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

где

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Перечень чертежей

Варианты воплощения изобретения будут описаны в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 - диаграмма, показывающая карьер, в котором ресурс распределен в среде (например, рудное тело в грунте и породе), на которую наложена блочная модель;

фиг.2 - график, показывающий изменение бортового содержания (COG) в зависимости от времени;

фиг.3 - блок-схема, соответствующая одному варианту воплощения изобретения;

фиг.4 - график, показывающий нелинейное представление переменного бортового содержания;

фиг.5 - блок-схема, показывающая оценки чистой текущей стоимости в соответствии с вариантами воплощения изобретения;

фиг.6A и 6B - диаграммы, показывающие различные оценки чистой текущей стоимости;

фиг.7 - график, показывающий календарный план добычи, оптимизированный с применением минимально рентабельного бортового содержания;

фиг.8 - график, показывающий чистую текущую стоимость оптимизации календарного плана с применением минимально рентабельного бортового содержания;

фиг.9 - график, показывающий календарный план добычи, оптимизированный с применением модели среднего содержания;

фиг.10 - график, показывающий чистую текущую стоимость оптимизации календарного плана с применением модели среднего содержания;

фиг.11 - график, показывающий календарный план добычи, оптимизированный с применением множества условных моделей;

фиг.12 - график, показывающий чистую текущую стоимость календарного плана, оптимизированного с применением множества условных моделей.

Подробное описание вариантов воплощения

На фиг.1 показан карьер 10, который состоит из ресурса, такого, как рудное тело, которое распределено в среде, такой как грунт и порода.

Карьер 10 должен быть выработан за значительный период, такой как 10-30 лет, и предпочтительный вариант воплощения изобретения имеет отношение к оптимизации дохода от горной выработки посредством календарного планирования фаз добычи для максимальной чистой текущей стоимости карьера 10.

Сначала производится разведка карьера 10 посредством бурения множества буровых скважин, представленных линиями 11, для обеспечения данных о ресурсе, который заключен в карьере. Данные состоят из содержания ресурса в конкретных местоположениях буровых скважин 11. Как правило, данные дают значение, которое представляет собой содержание ресурса в виде процентного отношения, например, 0,1%, 0,6%, 1% и т.д.

Создается блочная модель карьера 10, которая формируется из множества блоков 12. Как правило, блочная модель может содержать до полумиллиона блоков.

Блоки 12 обеспечивают блочную модель рудного тела, построенную посредством пространственной интерполяцией данных, полученных из буровых скважин 11.

Как правило, желательно добыть самые ценные части карьера как можно быстрее или как можно раньше. Как правило, также, самые ценные части карьера вероятно будут значительно ниже уровня земли, и это означает, что должно быть извлечено большое количество породы и грунта, прежде чем будут открыты самые ценные залежи. Поэтому предпочтительные варианты воплощения изобретения стремятся оптимизировать календарный план добычи, с тем чтобы были извлечены области карьера, представленные различными блоками, для предоставления возможности открыть самые ценные залежи как можно быстрее. Нужно оценить блоки, которые добыты ранее тех блоков, чтобы определить, следует ли их отправить в отходы, зарезервировать для более поздней переработки или направить непосредственно на переработку. Интерполируя содержание руды в каждом из блоков, в конкретное время может быть принято решение относительно того, желательно ли направить добытый материал на переработку или это не экономично и материал нужно просто отправить в отходы или зарезервировать для более поздней переработки.

Чтобы определять, направить ли блок на переработку, зарезервировать или отправить в отходы, устанавливается значение бортового содержания. Например, бортовое содержание в конкретное время может быть равно 0,6%. Таким образом, все блоки, которые имеют содержание выше 0,6%, направляют на переработку. Однако если содержание ниже 0,6%, принимается решение относительно того, отправляют ли блок просто в отходы или резервируют его для более поздней переработки. Фиг.2 представляет собой график, который иллюстрирует бортовое содержание в зависимости от времени и показывает три блока, которые могут быть добыты в конкретные моменты времени. Например, блок 12a, который добыт в момент T0, может иметь содержание, которое не оправдывает переработку в момент T0, но которое будет оправдывать переработку в более поздний момент T1. Таким образом, блок 12a может быть зарезервирован для переработки в более поздний момент T1. Блок 12b, который добыт в момент T2, имеет содержание, которое оправдывает переработку в этот момент T2, и поэтому может быть немедленно направлен на переработку. Блок 12c имеет содержание, которое ниже бортового содержания, и никогда в будущем не имеет содержания, равного бортовому содержанию, и поэтому отправляется в отходы. Предпочтительный вариант воплощения изобретения имеет целью оптимизацию всех фаз разработки, в том числе последовательность извлечения блоков с оптимальной чистой текущей стоимостью, проектирование этапов добычи и одновременную оптимизацию бортового содержания и календарного плана добычи.

Один вариант воплощения изобретения показан на фиг.3. На этом чертеже данные, полученные из буровых скважин 11, используются для создания детерминированной блочной модели 301, чтобы тем самым дать блокам 12 назначенные значения содержания. Детерминированная блочная модель 301 создается пространственной интерполяцией данных буровых скважин предпочтительно с использованием процедуры кригинга.

Количество блоков в блочной модели 301 может быть сокращено посредством объединения блоков на этапе 302. Объединение частей блоков раскрыто в наших международных заявках на патенты с номерами PCT/AU2003/001298 и PCT/AU2003/001299. Информационные содержания этих двух международных заявок на патенты включены в настоящее описание по этой ссылке.

Однако изобретение применимо к любому виду объединения, которое пространственно связано и удовлетворяет геометрическим ограничительным условиям предшествования извлечения блоков.

На этапе 303 создается календарный план извлечения блоков на основе переменного бортового содержания для максимизации чистой текущей стоимости карьера 10.

Использование переменного бортового содержания вносит существенный недостаток, состоящий в том, что оптимизация календарного плана для получения максимизированной чистой текущей стоимости с использованием переменного бортового содержания в своей прямой постановке приводит к нелинейной задаче. Ее намного труднее решить, чем линейную задачу или линейное значение, которые имеют место, если в постановке задачи используется фиксированное переменное бортовое содержание. Чтобы преодолеть этот недостаток, предпочтительный вариант воплощения изобретения обеспечивает линеаризацию задачи, позволяя использовать постановку задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения и бортового содержания.

Фиг.4 - это график, представляющий нелинейное бортовое содержание 15, который является зависимостью общего количества тонн в блоке с содержанием, большим чем заданное содержание, от заданного содержания. Чтобы линеаризовать задачу, функция 15 разделяется на множество линейных ступеней, представленных ссылочным номером 17, каждая из которых дает дискретное значение содержания, например, G1, как показано на фиг.4. Значение G1 содержания выбирается с использованием постановки задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения и бортового содержания.

Таким образом, это дает возможность определить календарный план извлечения блоков с использованием переменного бортового содержания, что максимизирует чистую текущую стоимость горной выработки. Таким образом, доход от добычи оптимизирован в любое конкретное время.

Фиг.5 является блок-схемой, показывающей еще один вариант воплощения изобретения и самый предпочтительный вариант воплощения изобретения. На фиг.5 ранее описанные данные используются для создания нескольких блочных моделей, так как данные буровых скважин обычно слишком разрежены, чтобы подтвердить единственную и детерминированную блочную модель в соответствии с вариантом воплощения по фиг.3. Таким образом, вероятность того, что блочная модель, сформированная на основании фиг.3, соответствует действительности, неопределенна и сомнительна. Поэтому лучший подход состоит в том, чтобы использовать несколько блочных моделей, которые созданы посредством методики условного моделирования. Методика условного моделирования позволяет формировать множество равновероятных блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным буровых скважин, полученным из буровых скважин 11, и статистическим показателям рудного тела первого и второго порядка, представленным соответственно распределением вероятности и вариограммой (например, Isaaks и Srivastava, 1989).

Вновь количество блоков в каждой из моделей 501 может быть сокращено посредством объединения 502, выполняемого способом, который указан в упомянутых выше международных заявках. Объединение блоков, сформированное в соответствии с алгоритмом, изложенным в упомянутой выше международной заявке, сохраняет требуемые ограничительные условия откосов и является очень гибким, позволяя пользователю полностью управлять размером и формой объединения. Оптимизация в соответствии с вариантами воплощения изобретения может быть применена к любому объединению блоков с множеством дуг предшествования, предписывающих, какие блоки должны быть извлечены перед конкретным заданным блоком.

На этапе 503 создается календарный план 503 извлечения блоков, зависящий от значения бортового содержания для максимизирования чистой текущей стоимости горной выработки. Значение бортового содержания, которое используется, может быть фиксированным значением 503a бортового содержания, показанным на фиг.5, или в самом предпочтительном варианте воплощения изобретения переменным значением 503b бортового содержания, которое является таким же, как переменное значение бортового содержания, описанное со ссылкой на фиг.3.

Наиболее простое и самое непосредственное использование нескольких блочных моделей 501 заключается в оценке изменчивости проектируемой чистой текущей стоимости, связанной с неопределенностью рудного тела, посредством оценки оптимального календарного плана, полученного из модели, интерполированной с помощью кригинга, по каждой условно смоделированной реализации. Это показано на фиг.6A, на которой, например, сформировано десять условных моделей, и эти десять условных моделей сразу же усреднены на этапе 601.

Фиг.3 и 5 схематично показывают устройство в виде процессора, который может быть персональным компьютером и т.п. для выполнения способа согласно предпочтительному варианту воплощения.

Фиг.6A и 6B являются реальными примерами оценок известного карьера.

Фиг.6A показывает предпочтительный вариант воплощения изобретения и является определением календарного плана, который дает наилучшую оценку чистой текущей стоимости горной выработки. На фиг.6A отмечено, что оптимизация использует все десять моделей условного моделирования, представленных на фиг.6A.

Фиг.6B показывает оптимизацию с использованием только среднего содержания, а не всех десяти моделей, и показывает, что по-прежнему получается увеличенная чистая текущая стоимость, если средняя величина десяти оценок условного моделирования используется позже, а не ранее в процессе.

На фиг.6B термин "ожидаемое значение (E-type)" представляет собой среднюю величину условных моделей, эквивалентную модели, полученной с помощью кригинга. Здесь заявитель объясняет различие между оценками 671 млн долларов и 739 млн долларов, которые используют идентичные календарные планы извлечения и бортового содержания. При рассмотрении этого объяснения важно понимать, что каждая условная модель является равновероятным представлением истинного содержания блока.

Дополнительная стоимость возникает потому, что условные модели могут оцениваться индивидуально с использованием предписанного бортового содержания, затем их стоимость усредняется на уровне содержания, по сравнению с вариантом с моделью "среднего" ожидаемого значения (E-type), где усреднение сделано раньше. Чтобы проиллюстрировать это, будет использована очень простая блочная модель с одним блоком без дисконтирования.

Пример блочной модели с одним блоком

Используются следующие данные - среднее значение соответствует блочной модели с ожидаемым значением (E-type). Это блочная модель с одним блоком и лишь с тремя условными моделями.

Таблица 1

Масса блока (тонны) 10000 Количество блоков 1 Количество условных моделей 3 Содержание в каждой условной модели (% меди) [0,04, 0,06, 0,11] Среднее содержание (% меди) блока [ожидаемое значение (E-type)] 0,07 Тонн меди в каждой условной модели [4, 6, 11] Среднее количество тонн меди на блок [ожидаемое значение (E-type)] 7 Доход на тонну меди (доллары) 2000 Стоимость блока как отходов (доллары) (нулевая стоимость добычи!) 0

При оценке этого блока заявитель будет использовать минимальное рентабельное бортовое содержание (Стоимость переработки=Доход) и рассматривать четыре ситуации, представленные четырьмя различными затратами на переработку. Минимальное рентабельное бортовое содержание вычислено следующим образом:

(Тонн в блоке) * (Бортовое содержание) * (Доход за тонну) = (Тонн в блоке) * (Стоимость переработки за тонну)

(Бортовое содержание) = (Стоимость переработки за тонну) / (Доход за тонну)

1. Бортовое содержание меньше, чем содержание во всех условных моделях. Бортовое содержание = 0,03% меди эквивалентно стоимости переработки 0,60$ за тонну.

2. Бортовое содержание больше, чем содержание только в одной из условных моделей. Бортовое содержание = 0,05% меди эквивалентно стоимости переработки 1,00$ за тонну.

3. Бортовое содержание больше, чем содержание в двух из условных моделей. Бортовое содержание = 0,08% меди эквивалентно стоимости переработки 1,60$ за тонну.

4. Бортовое содержание больше, чем содержания во всех условных моделях. Бортовое содержание = 0,12% меди эквивалентно стоимости переработки 2,40$ за тонну.

Оценка блока будет выполнена для каждой ситуации.

Этот пример демонстрирует, что всякий раз, когда содержания для блока, полученные посредством условного моделирования, распределены по обе стороны от бортового содержания, оценка блока для средней величины условных моделей будет больше, чем оценка модели со средним содержанием (полученной с помощью кригинга).

Могут быть полезны следующие наблюдения:

- В ситуации 2 оценка ожидаемого значения (E-type) фактически приписывает отрицательную стоимость первой условной модели, тогда как при отдельной оценке условных моделей этому случаю приписана точно нулевая стоимость - его стоимость как отходов.

- В ситуации 3 оценка ожидаемого значения (E-type) игнорирует значение одной из условных моделей.

Оценка, использующая условные модели, является более реалистичной, поскольку, когда блок добыт, количественный анализ проб шпуров может быть использован для определения близкой оценки фактического содержания блока. С этой почти идеальной информацией о содержании блока можно сделать точную оценку того, следует ли перерабатывать блок или отправить его в отходы. Это эквивалентно индивидуальной оценке каждой условной модели, как если бы каждая из них была фактической действительностью.

Таким образом, при использовании нескольких моделей для формирования нескольких оценок и затем усреднения нескольких оценок для формирования чистой текущей стоимости получают более высокую ожидаемую чистую текущую стоимость, чем если бы сначала были усреднены несколько моделей и затем для формирования оценки использовалась бы просто эта средняя величина.

Как было упомянуто ранее, предпочтительный вариант воплощения изобретения использует постановку задачи частично-целочисленного программирования для учета нескольких условных моделей и переменных бортовых содержаний. Этот подход позволяет оценивать разрыв между полученным решением и верхним теоретическим пределом. Чтобы проиллюстрировать это, будет дан пример формирования оптимизации на простом случае, в котором один тип породы содержит один тип металла, который может быть переработан на одном перерабатывающем заводе, обобщение на случай с несколькими типами породы, металлами и потоками переработки является громоздким, но непосредственным. Для простоты заявитель рассматривает ниже только случай дискретного множества бортовых содержаний, результаты которого можно обобщить на случай непрерывного бортового содержания. Используются следующие обозначения:

T - количество периодов планирования;

N - количество моделей;

P - общее количество панелей;

G - количество всех возможных бортовых содержаний;

- общее количество породы в панели i в модели n;

- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;

- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;

- максимальная производственная мощность добычи в период t;

- максимальная скорость переработки в период t;

- множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;

- коэффициент дисконтирования по времени;

- доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;

- двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;

- двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

Постановка задачи частично-целочисленного программирования (MIP) представляет собой:

и подчиняется следующим ограничительным условиям:

Целевая функция (1) представляет собой дисконтированный поток денежных средств. Ограничительные условия (2) и (3) задают пределы добычи и переработки в среднем. Ограничительные условия (4) - (6) задают ограничения предшествования извлечения панелей, и ограничительные условия (7) и (8) гарантируют, что одно и то же бортовое содержание применяется ко всем панелям, извлеченным в любом заданном периоде времени. Эта постановка задачи частично-целочисленного программирования (MIP) решается доступным для приобретения пакетом программ CPLEX версии 9.0 производства ILOG Inc.

Для тестирования алгоритма заявитель выбрал 10 условных моделей блочной модели, содержащих один тип металла и использующих один перерабатывающий завод. Из-за требований конфиденциальности масштаб всех экономических показателей был изменен и не отражает действительность. Однако все относительные характеристики, которые демонстрируют возможности нового способа, не затронуты масштабированием. Конечный контур карьера для проектирования был выбран с использованием алгоритма Лерча-Гроссмана (Lersch, и Grossmann, 1965) и сходной с ним процедуры, используемой в программном обеспечении Whittle Four-X. Конечный контур карьера содержит 191 миллион тонн породы и 62,9±2,7 миллиона тонн руды (выше минимально рентабельного бортового содержания = 0,6%). Недисконтированная стоимость в конечном контуре карьера (если перерабатывается с минимально рентабельным бортовым содержанием) составляет 1316±99 миллионов долларов. Он был разделен на 6 фаз добычи и запланирован более чем на 12 лет. Скорость добычи была установлена равной 30 миллионов тонн в год и скорость переработки - 5 миллионам тонн в год. Начальные капитальные вложения предполагались равными 300 миллионов долларов, и ставка дисконтирования - 10%. Оптимизация базового варианта была сделана с использованием минимально рентабельного бортового содержания и дала дисконтированный поток денежных средств 704±31 миллион долларов, и чистая текущая стоимость (NPV) была равна 404±31 миллион долларов. Календарный план добычи и чистая текущая стоимость (NPV) показаны соответственно на фиг.7 и 8. Вторая оптимизация была сделана с использованием переменного бортового содержания, но была основана на блочной модели со средним содержанием, то есть она была аналогична той, которая может быть сформирована с использованием одной детерминированной модели. Календарный план был затем оценен по отношению ко всем 10 реализациям модели рудного тела и дал чистую текущую стоимость (NPV)=485±40 миллионов долларов, то есть с увеличением на 20% по сравнению с базовым вариантом. Результаты показаны на фиг.9 и 10. Третья оптимизация была сделана с использованием описанного выше алгоритма и дала чистую текущую стоимость (NPV)=505±43 миллиона долларов, то есть с дополнительным увеличением на 4,1% по сравнению с вариантом оптимизации на основе среднего содержания. Результаты показаны на фиг.11 и 12. Относительная изменчивость чистой текущей стоимости (NPV) во всех случаях была примерно одинаковой и составляла приблизительно 8%. Другой важный результат стратегии переменного бортового содержания состоит в том, что срок окупаемости (определенный здесь как время, за которое совокупная чистая текущая стоимость (NPV) становится равной нулю) уменьшен от 5 до 3 лет.

Увеличение на 4,1% чистой текущей стоимости (NPV) может быть отмечено как не очень существенное, но следует упомянуть, что рассмотренная блочная модель не имеет высокой изменчивости. Относительная дисперсия недисконтированной стоимости конечного контура карьера составляет только 7,6%. Существует много месторождений, которые могут иметь изменчивость порядка 20-30%. Для подобных месторождений потенциальное увеличение ожидаемой чистой текущей стоимости (NPV) может быть существенно высоким.

Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения могут быть определены последовательность извлечения и политика бортового содержания, которые при оценке по всему множеству условно моделируемых рудных тел дадут наилучшую возможную ожидаемую чистую текущую стоимость. Степень точности этого оптимизированного календарного плана может быть точно оценена в отличие от методик предшествующего уровня техники.

В последующей формуле изобретения и в предшествующем описании изобретения слово "содержит" или его формы, такие как "содержат" или "содержащий", используются в охватывающем смысле, то есть определяют наличие изложенных признаков, но не препятствуют наличию или добавлению дополнительных признаков в различных вариантах воплощения изобретения, кроме случаев, когда контекст требует иначе вследствие явной формулировки или необходимо подразумеваемого положения.

Следует понимать, что упомянутые здесь публикации предшествующего уровня техники не представляют собой признание того, что публикация является частью известных знаний в области техники в Австралии или в любой другой стране.

Так как специалисты в области техники могут легко произвести модификации в пределах сущности и объема изобретения, следует понимать, что это изобретение не ограничено конкретным вариантом воплощения, описанным выше в качестве примера.

Изобретение относится к способу и устройству для календарного планирования извлечения ресурса. Техническим результатом является повышение точности определения распределения ресурса в среде. Способ содержит этапы, на которых получают данные буровых скважин о содержании ресурса и создают множество различных блочных моделей, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным буровых скважин о содержании. Календарный план извлечения определяется на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости горной выработки. Стратегия бортового содержания может быть с переменным бортовым содержанием, и календарное планирование с использованием переменного бортового содержания преобразовывается из нелинейного представления в линейное представление, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания. 5 н. и 44 з.п. ф-лы, 2 табл., 12 ил.

1. Способ календарного планирования извлечения ресурса в среде, содержащий этапы, на которых
получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;
с помощью компьютера создают множество различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и с помощью компьютера формируют календарный план извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

2. Способ по п.1, в котором создание множества различных блочных моделей является методикой условного моделирования, которая обеспечивает формирование множества равновероятных реализации блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет упомянутым данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным, соответственно, функцией распределения вероятности и вариограммой.

3. Способ по п.1, в котором количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом формирования календарного плана извлечения.

4. Способ по п.1, в котором бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

5. Способ по п.1, в котором упомянутое множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

6. Способ по п.1, в котором запланированное извлечение блоков оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

7. Способ по п.1, в котором все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

8. Способ по п.1, в котором календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

9. Способ по п.1, в котором этап формирования календарного плана с использованием переменного бортового содержания преобразовывается из нелинейного представления в линейное представление, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

10. Способ по п.1, в котором календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:







где Т - количество периодов планирования;
N - количество моделей;
Р - общее количество панелей;
G - количество всех возможных бортовых содержаний;
- общее количество породы в панели i в модели n;
- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;
- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;
- максимальная производственная мощность добычи в период t;
- максимальная скорость переработки в период t;
S_i - множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;
d^t - коэффициент дисконтирования по времени;
x_ijt - доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;
у_it - двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;
δ_jt - двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

11. Устройство календарного планирования извлечения ресурса в среде, из которой получены данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде, содержащее
процессор для создания множества различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и
процессор для формирования календарного плана извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

12. Устройство по п.11, в котором процессор предназначен для создания условных моделей, которые обеспечивают формирование множества равновероятных реализации блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным, соответственно, функцией распределения вероятности и вариограммой.

13. Устройство по п.11, в котором процессор также предназначен для сокращения количества блоков в каждой из блочных моделей посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

14. Устройство по п.11, в котором бортовое содержание является переменным бортовым содержанием.

15. Устройство по п.11, в котором процессор предназначен для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока из упомянутого множества моделей, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

16. Устройство по п.11, в котором процессор предназначен для календарного планирования извлечения блоков, оптимизированного с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

17. Устройство по п.11, в котором все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

18. Устройство по п.11, в котором календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляются в отходы или резервируются для более поздней переработки.

19. Устройство по п.11, в котором процессор предназначен для преобразования из нелинейного представления в линейное представление при использовании переменного бортового содержания, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

20. Устройство по п.11, в котором календарное планирование определяется процессором по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:







где Т - количество периодов планирования;
N - количество моделей;
Р - общее количество панелей;
G - количество всех возможных бортовых содержаний;
- общее количество породы в панели i в модели n;
- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;
- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;
- максимальная производственная мощность добычи в период t;
- максимальная скорость переработки в период t;
S_i - множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;
d^t - коэффициент дисконтирования по времени;
x_ijt - доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;
у_it - двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;
δ_jt - двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

21. Способ разработки месторождения, содержащего ресурс в среде, при этом способ содержит этапы, на которых
извлекают среду и ресурс из горной выработки с использованием календарного плана извлечения, созданного следующими этапами;
получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;
создают множество различных блочных моделей, каждая из которых сформирована из множества блоков, причем каждый блок в каждой модели имеет содержание ресурса и каждая из блочных моделей удовлетворяет данным содержания по буровым скважинам; и
выполняют календарное планирование извлечения блоков на основе стратегии бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, принимая во внимание все блочные модели.

22. Способ по п.21, в котором создание множества различных блочных моделей является методикой условного моделирования, которая обеспечивает формирование множества равновероятных реализации блочных моделей, каждая из которых удовлетворяет упомянутым данным и статистическим показателям ресурса первого и второго порядков, представленным, соответственно, функцией распределения вероятности и вариограммой.

23. Способ по п.21, в котором количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

24. Способ по п.21, в котором множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины содержания ресурса и оценок блока, и средняя величина содержания ресурса и оценки блока используются для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания, чтобы увеличить ожидаемую чистую текущую стоимость.

25. Способ по п.21, в котором запланированное извлечение блоков оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

26. Способ по п.21, в котором все условные модели оптимизируются одновременно для формирования одного календарного плана извлечения со стратегией переменного бортового содержания, причем все условные модели оцениваются с использованием этого календарного плана, и оценки усредняются для формирования ожидаемой чистой текущей стоимости, которая является существенно лучше той, которая получена посредством оптимизации блочной модели со средним содержанием.

27. Способ по п.21, в котором календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

28. Способ по п.21, в котором этап календарного планирования с использованием переменного бортового содержания преобразовывается из нелинейного представления в линейное представление, и постановка задачи частично-целочисленного программирования используется для одновременной оптимизации календарного плана извлечения и бортового содержания.

29. Способ по п.21, в котором календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:







где Т - количество периодов планирования;
N - количество моделей;
Р - общее количество панелей;
G - количество всех возможных бортовых содержаний;
- общее количество породы в панели i в модели n;
- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;
- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COGj;
- максимальная производственная мощность добычи в период t;
- максимальная скорость переработки в период t;
S_i - множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;
d^t - коэффициент дисконтирования по времени;
x_ijt - доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;
у_it - двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;
δ_jt - двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

30. Способ календарного планирования извлечения ресурса, который заключен в среде, содержащий этапы, на которых
получают данные буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;
с помощью компьютера создают блочную модель, причем каждый блок в модели имеет содержание ресурса;
с помощью компьютера формируют календарный план извлечения блоков на основе значения переменного бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, причем переменное бортовое содержание представлено нелинейной функцией; и
с помощью компьютера, преобразовывают нелинейное представление в линейное представление и используют постановку задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения, предоставленной посредством календарного плана извлечения, и стратегии бортового содержания.

31. Способ по п.30, в котором нелинейная функция преобразовывается во множество линейных значений посредством формирования множества шаговых значений, относящихся к нелинейной функции, и выбора одного из значений для обеспечения принятия решения о бортовом содержании посредством функции частично-целочисленного программирования.

32. Способ по п.30, в котором блочная модель является детерминированной моделью, построенной посредством пространственной интерпретации данных с использованием процедуры кригинга.

33. Способ по п.30, в котором блочная модель является условной моделью, формирующей множество различных блочных моделей, обеспечивая множество равновероятных реализации блочных моделей, удовлетворяющих упомянутым данным буровых скважин и статистическим показателям ресурса, распределенного в среде, первого и второго порядков, представленным, соответственно, функцией распределения вероятности и вариограммой.

34. Способ по п.30, в котором количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

35. Способ по п.30, в котором множество блочных моделей используется для обеспечения средней величины оценок содержания ресурса, и средняя величина оценок содержания ресурса используется для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости.

36. Способ по п.30, в котором запланированное извлечение блоков оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

37. Способ по п.30, в котором все условные модели оптимизируются для формирования множества календарных планов извлечения, каждый из которых имеет оценки, и оценки усредняются для формирования чистой текущей стоимости, и календарный план извлечения содержит календарный план извлечения, который является самым близким к тому, который дает чистую текущую стоимость.

38. Способ по п.30, в котором календарный план извлечения определяет, направляют ли ресурс и среду, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляют в отходы или резервируют для более поздней переработки.

39. Способ по п.30, в котором календарное планирование определяется по формуле

и подчиняется следующим ограничительным условиям:







где Т - количество периодов планирования;
N - количество моделей;
Р - общее количество панелей;
G - количество всех возможных бортовых содержаний;
- общее количество породы в панели i в модели n;
- общее количество руды в панели i в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;
- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;
- максимальная производственная мощность добычи в период t;
- максимальная скорость переработки в период t;
S_i - множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;
d^t - коэффициент дисконтирования по времени;
x_ijt - доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;
у_it - двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;
δ_jt - двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.

40. Устройство для календарного планирования извлечения ресурса, который заключен в среде, содержащее
процессор для приема данных буровых скважин о содержании ресурса, который заключен в среде;
процессор для создания блочной модели, причем каждый блок в модели имеет содержание ресурса;
процессор для формирования календарного плана извлечения блоков на основе значения переменного бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости, причем переменное бортовое содержание представлено нелинейной функцией; и
процессор для преобразования нелинейного представления в линейное представление и использования постановки задачи частично-целочисленного программирования для одновременной оптимизации последовательности извлечения, предоставленной посредством календарного плана извлечения, и стратегии бортового содержания.

41. Устройство по п.40, в котором процессор предназначен для преобразования нелинейной функции во множество линейных значений посредством формирования множества шаговых значений, относящихся к нелинейной функции, и выбора одного из значений для обеспечения принятия решения о бортовом содержании посредством функции частично-целочисленного программирования.

42. Устройство по п.40, в котором блочная модель является детерминированной моделью, построенной посредством пространственной интерпретации данных с использованием процедуры кригинга.

43. Устройство по п.40, в котором блочная модель является условной моделью, формирующей множество различных блочных моделей, обеспечивая множество равновероятных реализации блочных моделей, удовлетворяющих данным буровых скважин и статистическим показателям ресурса, распределенного в среде, первого и второго порядков, представленным, соответственно, функцией распределения вероятности и вариограммой.

44. Устройство по п.40, в котором количество блоков в каждой из блочных моделей сокращено посредством объединения блоков перед этапом календарного планирования извлечения.

45. Устройство по п.40, в котором процессор предназначен для усреднения оценок содержания ресурса из блочных моделей, и средняя величина оценок содержания ресурса используется для формирования запланированного извлечения блоков и значения бортового содержания для увеличения ожидаемой чистой текущей стоимости.

46. Устройство по п.40, в котором запланированное извлечение блоков оптимизировано с учетом средней оценки, полученной из условных моделей.

47. Устройство по п.40, в котором процессор предназначен для оптимизации всех условных моделей для формирования множества календарных планов извлечения, каждый из которых имеет оценки, и оценки усредняются для формирования чистой текущей стоимости, и календарный план извлечения содержит календарный план извлечения, который является самым близким к тому, который дает чистую текущую стоимость.

48. Устройство по п.40, в котором календарный план извлечения определяет, направляются ли ресурс и среда, соответствующие каждому блоку, на переработку, отправляются в отходы или резервируются для более поздней переработки.

49. Устройство по п.40, в котором календарное планирование определяется процессором по следующей формуле:

и подчиняется следующим ограничительным условиям:







где Т - количество периодов планирования;
N - количество моделей;
Р - общее количество панелей;
G - количество всех возможных бортовых содержаний;
- общее количество породы в панели i в модели n;
- общее количество руды в панели 1 в модели n при добыче с бортовым содержанием COG j;
- стоимость панели i в модели n при добыче и переработке с бортовым содержанием COG j;
- максимальная производственная мощность добычи в период t;
- максимальная скорость переработки в период t;
S_i - множество панелей, которые должны быть извлечены перед началом панели i;
d^t - коэффициент дисконтирования по времени;
x_ijt - доля панели i, извлеченной с бортовым содержанием COG j в период t;
у_it - двоичная переменная, равная 1, если извлечение панели i начато в периоды с 1 по t, и равная 0 в других случаях;
δ_jt - двоичная переменная, управляющая выбором бортового содержания COG, применяемого в период t.
Приоритет по пунктам:

21.06.2004 по пп.1-9, 11-19, 21-28, 30-38, 40-48;

08.03.2005 по пп.10, 20, 29, 39, 49.