Otimização de enumeração da programação de produção a céu aberto com base no domínio de pesquisa de capacidade móvel

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 91 (2023) Citar este artigo

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A otimização da programação da produção de minas a céu aberto não é apenas um problema de tomada de decisão em vários estágios, mas também envolve ação dinâmica espaço-temporal entre múltiplos fatores, o que torna difícil otimizar a capacidade de produção, sequência de mineração, vida útil da mineração e outros fatores simultaneamente na otimização. projeto. Além disso, a capacidade de produção é ampliada desordenadamente, a escala de cálculo é grande e o tempo de otimização é longo. Portanto, este artigo projeta um método de domínio de busca de capacidade móvel para melhorar a eficiência da computação sem omitir a capacidade de produção ideal. Ao mesmo tempo, tomando o valor presente líquido máximo como função objetivo, um método de enumeração é usado para otimizar os caminhos possíveis em diferentes domínios de capacidade e calcular o investimento em infraestrutura e o custo ocioso da instalação necessários para atender à capacidade máxima de produção em cada caminho possível. controlar a expansão desordenada e a flutuação violenta da capacidade de produção. A pesquisa mostra que o algoritmo de otimização de programação de produção de mina a céu aberto proposto neste artigo pode não apenas realizar a otimização simultânea dos três elementos de capacidade de produção, sequência de mineração e vida útil da mineração, mas também melhorar a eficiência da computação em 200 vezes. Além disso, a flutuação da capacidade de produção é inferior a 1,4%. A vida útil da mina é estendida em 13 anos e o benefício econômico geral aumenta em 18%.

A capacidade de produção, a sequência de lavra e a vida útil da lavra são os três fatores significativos na otimização da programação da produção de minas a céu aberto. Embora a capacidade de produção esteja relacionada com as condições técnicas da mina, a sequência de lavra está relacionada com a gestão da organização da mina e a vida útil da lavra é limitada pela programação da mina e pelas normas da indústria; além disso, esses três fatores são afetados pelas condições geológicas do corpo mineral, escala das reservas, ambiente de comercialização e outros elementos1,2,3,4. Além disso, em comparação com outras condições externas, também existe interação e influência entre os três elementos da programação da produção. Por exemplo, quanto mais significativa for a capacidade de produção, menor será a vida produtiva da mineração. Diferentes sequências de lavra (posição de avanço da cava no final do ano) afetam diretamente a capacidade de produção do ano e, em seguida, afetam a vida útil geral da lavra. Na prática, portanto, a programação otimizada da lavra determina a quantidade anual estimada de minério extraído, a quantidade anual estimada de estéril extraído (ou seja, a capacidade de produção), quais áreas são lavradas e desmontadas a cada ano ou como cada etapa é avançada (ou seja, o sequência de mineração) e o período de mineração (ou seja, o tempo de vida da mineração).

A programação da produção fornece uma estratégia de produção futura para uma mina (mina nova ou mina em produção). Além disso, para um determinado depósito, a qualidade do cronograma de produção tem um impacto significativo no investimento em infraestrutura e no fluxo de caixa, que é distribuído no cronograma após a produção. Esta influência torna-se um fator importante na taxa de retorno do investimento de todo o projeto da mina. É por isso que as empresas mineiras internacionais têm um grande interesse na otimização da programação da produção. A otimização da programação da produção é sempre um tópico de pesquisa popular na engenharia de sistemas de minas. Do ponto de vista da otimização, o cronograma de produção da mina a céu aberto determina o tempo de mineração de cada módulo no modelo de depósito massivo para determinar qual módulo deve ser extraído a cada ano para maximizar o valor presente LÍQUIDO total e atender à relação espaço-tempo e aos requisitos técnicos e restrições econômicas da mineração a céu aberto.

O "método de classificação por incremento de mineração" é o primeiro método de otimização computacional aplicado à programação de produção. Foi proposto pela primeira vez por engenheiros da Kennecott Company e aplicado na empresa. O incremento de mineração é gerado pela construção de cones, e a estrutura, avaliação e sequenciamento do cone são realizados por tentativa e erro de interação humano-computador5. Os incrementos de produção para programação da produção podem ser obtidos pela “análise paramétrica” proposta por Lerchs e Grossmann6. Este método é desenvolvido no método de "parametrização de reservas", e muitos estudiosos realizaram pesquisas adicionais sobre a solução de parametrização de reservas e sua aplicação na programação da produção7,8,9,10,11,12.