ОПТИМИЗАЦИЯ ДОБЫЧИ Российский патент 2010 года по МПК E21C41/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу, устройству и компьютерной программе для оптимизации добычи и, в частности, но не единственно, для моделирования резервов при определении оптимальной последовательности добычи и при общей оптимизации последовательности добычи.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При типичной добыче полезных ископаемых используют одну или несколько шахт, где сырье выкапывается и транспортируется наверх каждой шахты. Наверху шахты сразу должно быть принято решение в отношении того, куда отправить сырье. В общем случае сырье высокой степени чистоты отправляется напрямую на поток продукции для получения дохода, а сырье низкой степени чистоты отправляется в отходы. Сырье промежуточной степени чистоты, которое экономически невыгодно обрабатывать сразу, выборочно может отправляться в активный запас для восстановления и продажи позднее.

Оптимизация плана добычи для определения, где добывать и какое сырье отправляется на продукцию, в отходы или в резерв, определяется для установления чистой приведенной стоимости (ЧПС) для шахты. Желательно оптимизировать добычу или порядок извлечения для создания оптимизированного поступления денежных средств (выручка минус расходы) в течение срока работы шахты (СРШ), который приносит наибольшую чистую приведенную стоимость.

Задача оптимизации планирования СРШ просто формулируется как определение следующих решений для каждого года, пока добыча не станет более экономически невыгодной:

какое сырье будет добываться (извлекаться) в каждый период;

какой тоннаж из этого сырья должен быть отправлен в отходы, на продукцию и в активный резерв;

какое сырье должно быть восстановлено из активного резерва и отправлено на продукцию.

Активный резерв является местом, где руда предельной ценности может быть помещена для более поздней продажи. Обычно определяют руду предельной ценности как имеющую степень чистоты, большую, чем предельная степень чистоты, но меньшую, чем экономически выгодная степень чистоты в данный период. Сырьем предельного уровня является сырье, чья выручка равна стоимости обработки и сбыта. Сырье экономически выгодного уровня формально определяется как руда, для которой оптимальный порядок извлечения может быть выбран для добычи, обработки и продажи в одном и том же периоде.

Современные технологии для моделирования активного резервирования в рамках использования средств оптимизатора смешанного целочисленного линейного программирования определяют так называемые хранилища для сырья определенного сорта, и оптимизация обычно просто допускает, что отдельные количества сырья в каждом из хранилищ способны к выборочному сохранению в резерве и затем извлечению позднее для отправки на продукцию. Указанное хранилище является объемом сырья, составленным из отдельных групп сырья, состоящих из сырья, попадающего в определенный интервал степени чистоты (например, медь степени чистоты между 0,10 и 0,12%). В этой модели любое предыдущее перемещение руды в активный резерв может быть выборочно восстановлено в точности, как входило, без какого-либо разбавления в любой период в будущем, при условии, что это экономически выгодно во время восстановления и в рамках максимизации ЧПС. В реально существующей добыче полезных ископаемых это очевидно является непрактическим и чрезмерно оптимистическим допущением.

Хорошо смешанный активный резерв является резервом, где сырье восстанавливается со средней степенью чистоты резерва, в то время как резерв создается и восстанавливается. Резерв предполагается являющимся однородным в любой точке. Хорошо известна внутренняя нелинейная природа моделирования такого хорошо смешанного активного резерва в рамках оптимизации целочисленного линейного программирования.

Международная заявка настоящего заявителя № PCT/AU2005/000761 описывает оптимизацию добычи и технику смешанного целочисленного линейного программирования для обработки информации для предоставления графиков извлечения и оценки чистой приведенной стоимости. Содержание международной заявки включено в данное описание посредством ссылки.

Целью настоящего изобретения является создание методологии, в которой многошаговая процедура оптимизации используется для создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва и которая улучшает общую оптимизацию процесса добычи и является достаточно гибкой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу моделирования оптимального плана добычи на периодической основе для работы в оставшийся срок работы шахты, содержащему следующие операции:

разделение срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени;

выполнение множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, при этом оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, причем:

принимают решение в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты, отправляют сырье со степенью чистоты ниже предельной степени в отходы и требуют в остальное время срока работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы.

Способ согласно изобретению создает гибкое средство для моделирования оптимизации добычи. Хотя существуют различные оптимизации времени срока работы шахты, одна для каждого первого периода, окончательное занимаемое время является довольно небольшим, поскольку количество периодов в каждой оптимизации будет намного меньше, чем в традиционной разовой формулировке, поскольку величина периода возрастает со временем. Оптимальный график будет представлен графиком периода добычи, состоящим из объединения последовательных перемещений в каждом из первых периодов шагов оптимизации, в сравнении с разовой формулировкой оптимизации традиционных приемов, где более поздние периоды будут, как правило, длиной в несколько лет для гарантирования трактовки.

Предпочтительно способ дополнительно содержит, после каждого шага оптимизации, запись как одну запись в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации и обновление модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом, и следующий шаг оптимизации начинается во время этого второго периода с использованием меньшей шахты.

Изобретение также относится к устройству моделирования оптимального плана добычи на периодической основе для работы в оставшийся срок работы шахты, содержащему процессор для разделения срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени, выполнения множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, и причем оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, причем принимается решение в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты, разрешается отправка сырья степени чистоты ниже предельной в отходы и требуется в остальное время срока работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправка всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы.

Предпочтительно процессор также предназначен для, после каждого шага оптимизации, записи как одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации и обновления модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом, и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшей шахты.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

Изобретение относится также к компьютерной программе моделирования оптимального плана добычи на периодической основе для работы в оставшийся срок работы шахты, содержащей код для разделения срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени, код для выполнения множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, причем оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, причем принимается решение в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты, разрешается отправка сырья степени чистоты ниже предельной в отходы и требуется в остальной срок работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправка всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы.

Предпочтительно программа дополнительно содержит код для записи, после каждого шага оптимизации, как одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации и обновления модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени.

Изобретение также относится к способу моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, создаваемого во время работ по добыче для получения в любой фактической точке в сроке работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы во время оставшегося срока работы шахты, содержащему следующие операции:

выполнение шага оптимизации однократно для каждого заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты и, во время каждого шага оптимизации, выполнение шага вперед на один заранее заданный период времени;

принятие решения, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию в каждый период оставшегося времени жизни шахты;

допуск только в заранее заданном периоде каждого шага отправки сырья со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, в активный резерв и отправки всего сырья со степенью чистоты, меньшей предельной степени чистоты, в отходы;

в оставшийся срок работы шахты, после заранее заданного периода, требование отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы;

определение первоначального перемещения сырья в и из резерва и в и из шахты на продукцию во время срока работы шахты в увеличивающиеся отрезки времени.

Предпочтительно способ дополнительно содержит, после каждого шага оптимизации, запись как одну запись в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, обновление модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, и обновление состояния активного резерва и степени чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в упомянутый заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

Предпочтительно активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом, и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

Наиболее предпочтительно, чтобы упомянутый первый период времени был равен одному году.

В одном примере увеличивающиеся отрезки времени имеют длину один год, один год, один год, один год, два года, два года, два года, десять лет, десять лет. В другом примере отрезки времени равны одному году, одному году, двум годам, пяти годам, десяти годам, двадцати годам. Дополнительные периоды из большего количества годов могут быть добавлены для более длительного срока работы шахты (т.е. аналогично данному ранее с дополнительным периодом в пятьдесят лет).

Предпочтительно, если существуют N лет работы шахты и первый период времени равен одному году, будет N шагов оптимизации в общем процессе оптимального планирования. График окончательного срока работы шахты будет состоять из объединения последовательных перемещений сырья в первом периоде из каждого из этих N шагов оптимизации. Удобной реализацией является интерпретация каждого дополнительного нового периода работы шахты как периода в последующей оптимизации, но со своими переменными извлечения (перемещением сырья), заранее заданными в общей оптимизации. В этом случае каждый шаг оптимизации будет покрывать полное время срока работы шахты, но с возрастающим количеством начальных годов во времени срока работы шахты, ограниченным фиксированными извлечениями или перемещениями. Это является удобным в том, что устраняет потребности в рекурсивном обновлении моделей шахты, в то время как сырье постепенно извлекается из них на каждом шаге оптимизации.

Изобретение также относится к способу моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время работ по добыче для получения в фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы во время оставшегося срока работы шахты, содержащему следующие операции:

разделение срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени;

выполнение множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, причем оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, при этом принимают решение в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты, допускают, в заранее заданном периоде каждого шага, отправку сырья со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, в активный резерв и отправку сырья со степенью чистоты, меньшей, чем предельная степень чистоты, в отходы, требуют в остальное время срока работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы и отправляют на продукцию сырье из активного резерва только в упомянутом заранее заданном периоде времени каждого шага.

Предпочтительно способ дополнительно содержит, после каждого шага оптимизации, запись как одну запись в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, обновляют модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, обновляют состояние активного резерва и степень чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в упомянутый заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

Предпочтительно активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

Изобретение относится также к устройству для моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время работ по добыче для получения в любой фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы во время оставшегося срока работы шахты, содержащему процессор для выполнения шага оптимизации однократно для каждого заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты и, во время каждого шага оптимизации, выполнения шага вперед на один заранее заданный период времени и принятия решения, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию в каждый период оставшегося срока работы шахты, допущения, только в заранее заданном периоде каждого шага, отправки сырья со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, в активный резерв и отправки всего сырья со степенью чистоты, меньшей предельной степени чистоты, в отходы, в оставшееся время срока работы шахты, после заранее заданного периода, требования отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы и определения первоначального перемещения сырья в и из резерва и в и из шахты на продукцию во время срока работы шахты в увеличивающиеся отрезки времени.

Предпочтительно процессор также предназначен после каждого шага оптимизации для записи как одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, обновления модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, обновления состояния активного резерва и степени чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в упомянутый заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

Предпочтительно активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

Наиболее предпочтительно, чтобы первый период времени был равен одному году.

В одном примере увеличивающиеся отрезки времени составляют один год, один год, один год, один год, два года, два года, два года, десять лет, десять лет.

Изобретение относится также к устройству для моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время работ по добыче для получения в фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы во время оставшегося срока работы шахты, содержащему процессор для разделения срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени, выполнения множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, при этом оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, причем принимают решение в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты, допускают, в заранее заданном периоде каждого шага, отправку сырья со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, в активный резерв и отправку сырья со степенью чистоты, меньшей, чем предельная степень чистоты, в отходы, требуют в остальной срок работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы и отправляют на продукцию сырье из активного резерва только в упомянутом заранее заданном периоде времени каждого шага.

Предпочтительно процессор также предназначен для записи, после каждого шага оптимизации, как одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации и обновления модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, обновления состояния активного резерва и степени чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в упомянутый заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

Предпочтительно активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

Изобретение также относится к компьютерной программе для моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время работ по добыче для получения в любой фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы в оставшийся срок работы шахты, содержащей код для выполнения шага оптимизации однократно для каждого заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты и, во время каждого шага оптимизации, выполнения шага вперед на один заранее заданный период времени и принятия решения, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию в каждый период оставшегося срока работы шахты, допущения только в заранее заданном периоде каждого шага отправки сырья со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, в активный резерв и отправки всего сырья со степенью чистоты, меньшей предельной степени чистоты, в отходы, в оставшийся срок работы шахты, после заранее заданного периода, требования отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы и код для определения первоначального перемещения сырья в и из резерва и в и из шахты на продукцию во время срока работы шахты в увеличивающиеся отрезки времени.

Предпочтительно программа дополнительно содержит код для записи, после каждого шага оптимизации, как одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, обновления модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, обновления состояния активного резерва и степени чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в упомянутый заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

Предпочтительно активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

Предпочтительно упомянутый первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

Наиболее предпочтительно, чтобы упомянутый первый период времени был равен одному году.

В одном примере увеличивающиеся отрезки времени составляют один год, один год, один год, один год, два года, два года, два года, десять лет, десять лет.

Предпочтительно, если существуют N лет работы шахты, должно быть N шагов оптимизации в общем оптимальном процессе планирования шахты. Оптимальный график окончательного срока работы шахты будет состоять из объединения последовательных перемещений сырья в первом году из каждого из этих N шагов оптимизации. Удобной реализацией является интерпретация каждого дополнительного нового года работы шахты как периода в последующей оптимизации, но со своими переменными извлечения (перемещения сырья), заранее заданными в общей оптимизации. В этом случае каждый шаг оптимизации будет покрывать полный срок работы шахты с возрастающим количеством начальных годов в сроке работы шахты, ограниченным фиксированными извлечениями или перемещениями. Это является удобным в том, что устраняет потребности в рекурсивном обновлении моделей шахты, в то время как сырье постепенно извлекается из них на каждом шаге оптимизации.

Изобретение также относится к компьютерной программе для моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время работ по добыче для получения в фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи периодической основы для работы в оставшийся срок работы шахты, содержащей код для разделения срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени, код для выполнения множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, при этом оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, причем принимают решение в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты, допускают, в заранее заданном периоде каждого шага, отправку сырья со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, в активный резерв и отправку сырья со степенью чистоты, меньшей, чем предельная степень чистоты, в отходы, требуют в остальной срок работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы и отправляют на продукцию сырье из активного резерва только в упомянутом заранее заданном периоде времени каждого шага.

Предпочтительно программа дополнительно содержит код для записи, после каждого шага оптимизации, как одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья, доходов и расходов для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, обновления модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, обновления состояния активного резерва и степени чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в упомянутый заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

Предпочтительно активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

Предпочтительно упомянутый первый период приращивается одним добавочным первым периодом и следующий шаг оптимизации начинается во время этого упомянутого второго периода с использованием меньшего рудника и скорректированного активного резерва.

В альтернативном варианте осуществления, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны ниже, в качестве примера, со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает схему, иллюстрирующую перемещения сырья за срок работы шахты из шахты, в активный резерв и из него;

фиг.2 - схему, иллюстрирующую один вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - схему, иллюстрирующую альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - график, сравнивающий настоящий способ со способом фиксированного горизонта; и

фиг.5 - график, показывающий чистую приведенную стоимость, достигнутую способом удаляющегося горизонта согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения и способом фиксированного горизонта.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 показан рудник, содержащий шахты, начиная с шахты 1 по шахту P, со схемой разработки шахт в соответствии с графиком оптимизации добычи.

Принимается решение относительно того, отправлять ли сырье на продукцию, в отходы или в активный резерв 12. Активный резерв 12 может содержать множество хранилищ, в которые помещается сырье с различной степенью чистоты. Каждому хранилищу в активном резерве первоначально установляется ноль тонн, а также определяется максимальный тоннаж емкости на стадии 1.

Шаг оптимизации предпринимается один раз для каждого года работы рудника, совершая шаг вперед на один год во времени на всем протяжении полного срока работы шахты. Во время каждого шага оптимизации, смешанное целочисленное линейное программирование делает выбор, какое сырье извлекается из каждой шахты и какое из него отправляется на продукцию (это определяет, что является экономически выгодным) в каждый период для оставшегося срока работы шахты. Этот шаг оптимизации является стадией 10 на фигуре 1. В первый год этой последовательности сырье со степенью чистоты, большей предельной степени чистоты, которое не отправлено на продукцию, будет автоматически отправляться в активный резерв 12. Сырье, отправляемое в активный резерв, предполагается отправляемым туда в конце первого года. Также в этот первый год все сырье, которое имеет степень чистоты, меньшую, чем предельная степень чистоты, будет отправлено в отходы 14. В этом первом году сырье может быть взято из активного резерва и отправлено на продукцию при средней степени чистоты сырья соответствующего хранилища в резерве, как замерено в начале первого периода.

Во всех последующих периодах все сырье, не отправленное на продукцию, будет отправлено в отходы 14. Если любое хранилище в активном резерве достигает своей максимальной емкости, то любое избыточное сырье в этом диапазоне степеней чистоты, не отправляемое на продукцию, должно быть отправлено в отходы 14. Шаг оптимизации позволяет брать сырье из резерва 12 и отправлять на продукцию только в первый год последовательности (брать предполагается в начале года). Сырье берется из активного резерва со средней степенью чистоты в каждом хранилище активного резерва 12, как замерено в начале первого периода.

Оптимизатор вычисляет последовательность извлечения в течение срока работы шахты, но использует увеличивающиеся периоды. Например, стандартный график периодов может составить один, один, один, один, два, два, два, десять и десять лет. Первый период наиболее предпочтительно составляет один год.

На стадии 18 определяется, равен ли отдельный общий период t сроку работы шахты 18. Если нет, тогда период времени t увеличивается на один год и выполняется следующий шаг оптимизации для следующего года. Если t равняется сроку работы шахты, общий оптимальный график срока работы шахты, составленный из первого года каждого шага оптимизации, определяется на стадии 20.

Фиг.3 показывает схему, на которой срок работы шахты равен 30 годам и выполняется 30 шагов оптимизации. 30-летний срок работы шахты первоначально делится на увеличивающиеся периоды.

Фиг.2 показывает пример, упоминаемый выше, в котором срок работы шахты разделен на четыре 1-летних периода, два 2-летних периода и два 10-летних периода. Таким образом, срок работы шахты первоначально разделен на увеличивающиеся периоды времени. Как понятно из вышеописанного и фиг.2, некоторые из периодов могут быть одинаковыми.

На стадии 1, показанной на фиг.2, которая является первым годом работы шахты, сырье может быть отправлено на продукцию, или в или из активного резерва, или в отходы. Это показано нулем на стадии 1 фиг.2. В оставшийся срок работы шахты после первого года на стадии 1, все сырье отправлено на продукцию или отправлено в отходы, однако не существует его перемещения в или из активного резерва.

На стадии 2 выполняется дополнительный шаг оптимизации посредством разделения срока работы шахты шага 1 на первый период из одного года. Таким образом, оставшийся срок работы шахты затем разделяется на четыре 1-летних периода, два 2-летних периода, 10-летний период и 9-летний период. Дополнительная оптимизация выполняется с теми же ограничениями, как упоминаемые выше, в том, что в первый год стадии 2 (год 2 работы шахты) сырье может быть отправлено на продукцию, в отходы или в и из активного резерва. В оставшийся срок работы шахты сырье только перемещается в отходы или на продукцию, однако нет перемещения в или из активного резерва.

На стадии 3 (фиг.2) дополнительная оптимизация выполняется снова посредством увеличения разделенного срока работы со стадии 2 на дополнительный 1 год. Таким образом, оставшийся срок работы шахты затем разделяется на четыре 1-летних периода, два 2-летних периода, 10-летний период и 8-летний период. Оптимизация снова выполняется тем же способом, как упоминалось выше на стадии 2. Таким образом, на стадии 3 сырье отправляется только в или извлекается из резерва во время первого периода стадии 3, который будет третьим годом жизни шахты. Это продолжается для каждого года работы шахты, так что выполняются 30 шагов оптимизации, при этом в первый год каждого шага оптимизации сырье разрешено перемещать в и из активного резерва, а в оставшийся период времени каждого шага не происходит перемещение в или из резерва.

Окончательная оптимизация срока работы шахты определяется составлением каждого из первых 1-летних периодов времени каждого из 30 шагов, так что 30 однолетних периодов за время работы шахты эффективно сложены вместе для формирования окончательной оптимизации.

В этом варианте осуществления изобретения модели шахт для каждого шага оптимизации обновляются, принимая во внимание сырье, которое перемещается во время последующего шага оптимизации. Таким образом, на стадии 2 модели шахт рудника обновляются, принимая во внимание перемещения сырья во время предыдущего шага оптимизации.

В альтернативном варианте осуществления изобретения аналогичный эффект достигается использованием таких же моделей шахт для каждого шага оптимизации. В этом варианте осуществления срок работы шахты разделен на такие же периоды, как на фиг.2, и первый шаг оптимизации выполняется тем же способом, что и на фиг.2. На стадии 2 перемещения сырья в первом периоде времени зафиксированы теми значениями, которые вычислены для этого периода в первом шаге оптимизации, и в следующий 1-летний период времени сырье способно перемещаться в и из активного резерва. Таким образом, в данном варианте осуществления перемещения сырья в и из активного резерва имеют место в первый период времени, следующий за последним фиксированным периодом времени.

На стадии 3 перемещения сырья во второй 1-летний период времени также зафиксированы теми значениями, рассчитанными для этого периода на втором шаге оптимизации, и перемещение сырья, таким образом, совершается в третьем 1-летнем периоде времени. На стадии 4 перемещения сырья на третьем году зафиксированы теми значениями, которые вычислены для этого периода на третьем шаге оптимизации, и сырье перемещения в и из активного резерва совершается в четвертом 1-летнем периоде времени. На каждой из стадий фиг.3 оставшийся срок работы шахты продвигается вперед на 1 год, как в варианте осуществления на фигуре 2, так что снова будут иметь место 30 шагов оптимизации. На стадии 30 перемещения сырья зафиксированы.

Таким образом, модель оптимальной шахты определяется объединением последовательных 30 фиксированных шагов.

На каждом шаге оптимизации только на первом году активный резерв является активным. Это обеспечивает экономную оптимизацию функций активного резервирования, которые будут наиболее действенными для смешанного процесса добычи, где хранилища сырья различных степеней чистоты используются в активном резерве, предполагается, что хорошо смешанное сырье может быть восстановлено независимо из каждого из этих хранилищ степеней чистоты в активном резерве. Активный резерв является в действительности набором отдельных резервов, по одному на каждое хранилище, каждый восстанавливается с гомогенизированной степенью чистоты внутри отдельного хранилища резерва, как вычисляется в начале каждого периода.

При наличии ограничения емкости активного резерва все сырье, имеющее степень чистоты в диапазоне между предельной и экономически выгодной степенью чистоты, будет отправлено в резерв. Это не может обязательно быть оптимальным в случаях, когда для продукции применяется смешанная руда, но должно быть достаточно для сырья одной чистоты (операции с металлами). Тем не менее конфигурация становится более действенной при использовании большого числа хранилищ сырья в активном резерве.

Указанный подход может также допускать быстрое увеличение величины резерва в начальные годы работы шахты в оптимизированном графике. Таким образом, не является необходимым применять практический предел емкости резерва.

Также предполагается, что стоимость отправки сырья в активный резерв аналогична стоимости его отправки в отходы. Возможно, чтобы активный резерв 12 был непустым в конце срока работы шахты, в случае чего остающееся сырье никогда не отправляется на продукцию и является в силу самого факта отходом.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения, включающий варианты осуществления, использующие резервирование и не использующие резервирование, допускает любой подходящий метод решения, включающий стандартные СЦЛП-решатели (смешанное целочисленное линейное программирование). Конкретно, представленные на фиг.4 и 5 результаты были получены с использованием коммерческого пакета CPLEX. Было выполнено семь тестов для задачи практического планирования шахты, каждый тест с использованием различного количества единиц агрегирования. Во время процесса агрегирования обращалось внимание на обеспечение того, чтобы условия были эквивалентны. Общие отчетные данные обозначены здесь как ЧПС (чистая приведенная стоимость). Все представленные ЧПС находятся в пределах 0,1% от их соответствующей оптимальной величины, за исключением случая, где количество единиц агрегирования было равно 1632. В последнем случае ЧПС находится в пределах 0,57% от оптимальной величины.

Фиг.4 и 5 относятся к оптимизации добычи без резервирования. Фигура 4 показывает время вычислений, в секундах, как функцию от единиц агрегирования. Здесь существует разность на порядок величины во времени вычислений для единиц агрегирования, равной 1632, и разрыв возрастает. Способ удаляющегося горизонта имеет результатом только очень небольшую потерю в ЧПС, как показано на фигуре 5. Более того, при единицах агрегирования, равных 1632, подход удаляющегося горизонта дал в результате большую ЧПС, обусловленную вычислительными сложностями с решением фиксированного горизонта.

В формуле изобретения и в предшествующем описании изобретения, кроме случаев, где контекст требует иного, что обусловлено языком выражения или необходимо подразумеваемым положением, слово «содержать» или разновидности, такие как «содержит», «содержащий», используется во включающем смысле, т.е. для определения наличия изложенных признаков, но не для исключения наличия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления изобретения.

Так как модификации в рамках сущности и объема изобретения могут быть легко выполнены специалистами в данной области техники, должно быть понято, что это изобретение не ограничено конкретным вариантом осуществления, описанным выше в качестве примера.

Изобретение относится к оптимизации добычи сырья. Техническим результатом является создание методологии, в которой многошаговая процедура оптимизации используется для создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва и которая улучшает общую оптимизацию процесса добычи и является достаточно гибкой. Срок работы шахты разделяется на множество увеличивающихся отрезков времени и выполняются шаги оптимизации, где каждый шаг выполняется один раз для заданного заранее периода времени для оставшегося срока работы шахты. Сырье может быть помещено в резерв или может быть отправлено прямо на продукцию или в отходы без какого-либо резервирования. Принимается решение на стадии в отношении того, какое сырье отправляется на продукцию в каждый период времени для оставшегося срока работы шахты. В каждом заданном заранее периоде времени сырье со степенью чистоты, большей, чем предельная степень чистоты, которое не отправлено на продукцию, отправляется в резерв, а все сырье меньшей степени чистоты, чем предельная степень чистоты, отправляется в отходы. В оставшийся срок работы шахты, после заранее заданного периода, требуется, чтобы все сырье, не отправленное на продукцию, было отправлено в отходы, и определение первоначального перемещения сырья в и из резерва и в и из рудника на продукцию в течение срока работы шахты на увеличивающихся отрезках времени. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ моделирования оптимального плана добычи сырья на периодической основе для работ за оставшийся срок работы шахты, содержащий следующие операции:
а) разделение срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени;
б) выполнение множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, при этом оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени;
в) принятие решения в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты,
г) отправка сырья со степенью чистоты ниже предельной степени в отходы,
д) требование в остальное время срока работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы.

2. Способ по п.1, в котором после каждого шага оптимизации дополнительно записывают в виде одной записи в оптимальный график срока работы шахты, перемещения сырья, доходы и расходы для заранее установленного периода времени текущего шага оптимизации и обновляют модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени.

3. Способ по п.1, в котором первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом, и следующий шаг оптимизации начинается во время второго периода с использованием меньшей шахты.

4. Способ моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время работ по добыче для получения в любой фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы во время оставшегося срока работы шахты, содержащий следующие операции:
а) выполнение шага оптимизации однократно для каждого заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, и во время каждого шага оптимизации, выполнения шага вперед на один заранее заданный период времени,
б) принятие решения, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию в каждый период оставшегося срока работы шахты,
в) разрешение, только в заранее заданном периоде каждого шага, отправки сырья со степенью чистоты, превышающей предельную степень чистоты, не отправленного на продукцию, в активный резерв,
г) отправка всего сырья со степенью чистоты, меньшей предельной степени чистоты, в отходы,
д) в оставшееся время срока работы шахты, после заранее заданного
периода, требуют отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы,
е) определение первоначального перемещения сырья в и из резерва и в и из шахты на продукцию во время срока работы шахты в увеличивающиеся отрезки времени.

5. Способ по п.4, в котором дополнительно, после каждого шага оптимизации записывают в виде одной запись в оптимальный график времени срока работы шахты, перемещения сырья, доходы и расходы для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, и обновляют модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее заданный период времени, обновляют состояние активного резерва и степень чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

6. Способ по п.4, в котором активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

7. Способ по п.4, в котором первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом, и следующий шаг оптимизации начинается во время этого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

8. Способ по п.4, в котором, при каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в активный резерв и из активного резерва фиксируется для этого заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

9. Способ по п.4, в котором первый период времени равен одному году.

10. Способ моделирования создания и восстановления сырья из хорошо смешанного активного резерва, созданного во время операции для получения в любой фактической точке срока работы шахты оптимального плана добычи на периодической основе для работы во время оставшегося срока работы шахты, содержащий следующие операции:
а) разделение срока работы шахты на множество увеличивающихся отрезков времени;
б) выполнение множества шагов оптимизации, каждый из которых выполняется однократно для заранее заданного периода времени оставшегося срока работы шахты, при этом оптимальный план добычи определяется посредством объединения последовательных перемещений сырья в каждый заранее заданный период времени, принятие решения в отношении того, какое сырье извлекается из шахты и какое из этого сырья отправляется на продукцию для оставшегося срока работы шахты,
в) разрешение, в заранее заданном периоде каждого шага, отправки сырья со степенью чистоты, превышающей предельную степень чистоты, не отправленного на продукцию, в активный резерв,
г) отправка сырья со степенью чистоты, меньшей, чем предельная степень чистоты, в отходы,
д) требование в остальное время срока работы шахты, после заранее заданного периода времени каждого шага, отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы,
е) отправка на продукцию сырье из активного резерва только в заранее заданном периоде времени каждого шага.

11. Способ по п.10, в котором, после каждого шага оптимизации, дополнительно записывают в виде одной записи в оптимальный график срока работы шахты перемещения сырья доходы и расходы для заранее заданного периода времени текущего шага оптимизации, обновляют модели добычи для отражения сырья, извлеченного в заранее установленный период времени, обновляют состояние активного резерва и степень чистоты для отражения сырья, перемещенного в и/или извлеченного из резерва в заранее заданный период времени только что завершенного шага оптимизации.

12. Способ по п.10, в котором активные резервы гомогенизируются во время обновления состояния и степени чистоты активного резерва.

13. Способ по п.10, в котором первый период увеличивается одним дополнительным первым периодом и следующий шаг оптимизации начинается во время этого второго периода с использованием меньшей шахты и скорректированного активного резерва.

14. Способ по п.10, в котором, в каждом шаге оптимизации, перемещение сырья на продукцию и в активный резерв и из активного резерва фиксируется для заранее заданного периода и включается в следующий шаг оптимизации.

15. Способ добычи, использующий план добычи согласно способу по пп.1, 4 или 10.

16. Способ разработки плана добычи сырья для работы шахты, содержащий следующие операции:
а) получение данных о шахте, описывающих сырье шахты, которое может быть извлечено из шахты в течение всего срока работы шахты;
б) разделение текущего оставшегося срока работы шахты на множество увеличивающихся периодов времени, если оставшийся срок работы шахты превышает определенный период времени, при этом указанные периоды времени содержат первый период и множество последующих периодов времени, по меньшей мере некоторые из которых превышают первый период времени так, что периоды времени имеют тенденцию увеличиваться относительно первого периода времени;
в) разработка плана добычи для текущего оставшегося срока службы шахты посредством повторения в каждый период времени следующих действий: определение для каждого периода времени оставшегося срока службы шахты сырья, которое должно извлекаться из шахты и которое из него должно отправляться на продукцию, определение для каждого периода времени, какое сырье имеет степень чистоты ниже предельной степени и должно быть отправлено в отходы, требование для разработки плана добычи в оставшееся время срока службы шахты после первого периода времени отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы;
г) сохранение данных разработанного плана добычи за первый период времени;
д) возобновление текущей работы шахты после первого периода времени;
е) повторение операций б) - д) для всего срока работы шахты;
ж) объединение сохраненных данных первого периода для получения данных плана добычи в течение всего срока работы шахты, описывающих планируемые перемещения сырья в течение всего срока службы шахты.

17. Способ по п.16, содержащий на операции в) определение, только для первого периода времени, сырья со степенью чистоты, превышающей предельную степень чистоты, но меньшую, чем степень чистоты продукции, отправляемой в активный резерв.

18. Способ по п.17, содержащий на операциях, последующих к первой, на которой сохраняются данные первого периода, определение сырья из активного резерва, которое должно быть объединено с сырьем, извлеченным из шахты, и отправлено на продукцию.

19. Способ по одному из пп.16-18, включающий обновление данных, описывающих шахту, после каждой операции в) для отображения сырья, извлеченного из шахты за первый период времени так, что все операции б) - д) повторяются на основе обновленных данных.

20. Способ добычи сырья из шахты, использующий способ разработки плана добычи согласно одному из пп.16-19.

21. Устройство разработки плана добычи для работы шахты, содержащее процессор, предназначенный для выполнения следующих операций:
а) получение данных о шахте, описывающих сырье шахты, которое может быть извлечено из шахты за весь срок работы шахты;
б) разделение текущего оставшегося срока работы шахты на множество увеличивающихся периодов времени, если оставшийся срок работы шахты превышает определенный период времени, при этом указанные периоды времени содержат первый период и множество последующих периодов времени, по меньшей мере некоторые из которых превышают первый период времени так, что периоды времени имеют тенденцию увеличиваться относительно первого периода времени;
в) разработка плана добычи для текущего оставшегося срока службы шахты посредством повторения в каждый период времени следующих действий: определение для каждого периода времени оставшегося срока службы шахты сырья, которое должно извлекаться из шахты и которое из него должно отправляться на продукцию для оставшегося срока работы шахты, определение для каждого периода времени какое сырье имеет степень чистоты ниже предельной степени и должно быть отправлено в отходы, требование для разработки плана добычи в оставшееся время срока работы шахты после первого периода времени отправки всего сырья, не отправленного на продукцию, в отходы;
г) сохранение данных плана добычи за первый период времени;
возобновление текущей работы шахты после первого периода времени;
д) повторение операций б) - д) для всего срока работы шахты;
е) объединение сохраненных данных первого периода для получения данных плана добычи в течение всего срока работы шахты, описывающих планируемые перемещения сырья в течение всего срока службы шахты.

22. Устройство по п.21, в котором процессор, при разработке плана добычи для текущего оставшегося срока службы шахты, предназначен для определения только первого периода времени сырья со степенью чистоты, превышающей предельную степень чистоты, но меньшую, чем степень чистоты продукции, отправляемой в активный резерв.

23. Устройство по п.22, в котором процессор предназначен для определения сырья из активного резерва, которое должно быть объединено с сырьем, извлеченным из шахты, и отправлено на продукцию.

24. Устройство по одному из пп.21-23, в котором процессор предназначен для обновления данных, описывающих шахту, после разработки плана добычи для текущего оставшегося срока службы шахты, для отображения извлеченного из шахты сырья за первый период времени так, что все последующие операции основаны на обновленных данных.