采矿系统工程复习资料2

采矿系统工程2——较为全面的考点

1、系统的内容、基本特征、复杂性

系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体。

系统工程是：把一有学科分支中的知识有效的组织起来用以解决综合性工程问题的技术。

霍尔三维结构：展示系统工程各项工作内容的三维（时间维、逻辑维、知识维）结构图。 三个基本特征，第一，系统是由元素所组成的；第二，元素间相互影响、相互作用、相互依赖所构成的元素关系；第三，由元素及元素间关系构成的整体具有特定的功能。 系统的复杂性： （1）构成系统的元素往往是个系统(子系统），系统的多层次性； （2）系统涉及的因素往往是多维的； （3）系统是由不同质的要素集合；（4）系统可以是包括人在内的人-机系统。

2、采矿系统工程概念及形成标志

采矿系统工程是由采矿工程学与系统工程学相结合面形成的一个新的学科分支，采矿系统工程是根据采矿工程内在规律和基本原理，以系统论和现代数学方法研究和解决采矿工程综合优化问题的采矿工程学科分支。

采矿工程学与系统工程学的结合，是从50年代运筹学用于采矿业的研究开始的。随着计算机技术的迅速发展，60年代将运筹学原理与计算机技术综合应用于矿业研究的—批成果涌现出来，使采矿系统工程作为—个新兴学科逐渐形成，并得到蓬勃发展。

3、系统模型的内涵及基本特征及其作用

系统模型是把系统的各个构成要素通过适当的分解、筛选、抽象和归纳等工作之后，用某种表现形式描述出来的简明映象。即模型是系统理想化的抽象或简化表示，是实际系统的代替物，它描述了现实世界的某些主要特点，（现实性、易处理性和适应性）模型三个持征：（1）模型是现实世界一部分的抽象或模仿；（2）模型是由那些与分析的问题有关的因素所构成；（3）模型表明了有关因素之间的逻辑关系或定量关系。

4、建立构造模型的基本步骤

(1)明确系统的目的和要求，即明确系统要解决的问题是什么；(2)建定语言模型，即用准确精炼的语言对系统进行描述；(3)将系统分解为若干子系统，弄清系统中的主要因素及其相互关系。 (4)明确系统的外部环境，系统环境产生的约束条件；(5)确定模型细构； (6)估计模型中的参数，用数量表示系统中的因果关系；(7)检验模型与现实情况的差异，根据检验结果，对模型做必要的修正。

5、计算题20-30分：课本P17例子，变异函数模型及分析求解

区域化变量——在一定空间范围内既有随机性又有结构性的变量。结构性——受到同一成因作用而产生的(即服从一定的规律，相关性或连续性) 。随机性——由于种种客观原因的影响，每一点的参数值又是随机的。区域化变量只能用随机函数来进行研究。

（半变异函数的表达形式及计算、变异函数的理论模型、结构分析的基本步骤、版变异函数的手工套合方法）

6、克里金法估值的原理、方程、优点

克里金法是以地质统计学为理论根据，用被估块段附近(或内部)样品的线性组合，对块段进行最佳无偏的估值计算。屏蔽作用：较近的样品屏蔽了较远样品对V 的影响

克里金方程组 克里金方程组的半变异函 数表示形式（实质）

优点：① 可提供最佳无偏的内插估计。这里“最佳”意味着可获得最小估计方差。用克里金法估值的精确性，业经许多矿床应用实例的对比分析所证实。② 能定量池给出计算精度，即计算克里金方差，作为衡量估计误差的尺度。 ② 可用以判断勘探取样网格的合理性，为钻孔布置方案的优化提供理论根据。

符号意义：被估块段V 真实品位为在z （V ），估计品位为z*（V ），用来估计块段V 的n 个有效样品的品位为z （xi ），μ拉格朗日乘子，i λ求满足无偏条件，并使得估计方差最小的一组权系数（克里金法实质）。 “屏蔽效应”对策，在选择估计邻域时应考虑样品点分布的各向均匀性。一般是将估计邻域的空间按不同方位

11(,)(,)1 , i 1 , n n j i j i j n i i C x x C x V λμλ==⎧-=⎪⎪⎨⎪==⎪⎩∑∑11(,)(,)1 , i 1 , n n j i j i j n i i r x x r x V λμλ==⎧+=⎪⎪⎨⎪==⎪⎩∑∑

划分成若干个空间域，在每个域中选择距离最近的一两个样品点参与估值。

7、矿床地质模型的含义、建立方法、优缺点及计算

矿床地质模型既然是沿袭传统的地质图纸二来，其建立也有相应的轨迹可循。早期建立的狂船模型时仍沿用手工计算地质储量时所采用的多边形法或三角形法，以钻孔资料为基础，来推断钻孔周围临区的地质参数。

建立方法：距离加权法、地质统计学方法、地质界限法、人工神经网络法、

简评：以上诸法中，虽然地质统计学方法是理论上最严密使用中最有效的，但是面对具体的矿床条件，仍可因地制宜从诸法中悬着合适的方法。

8、煤层地质条件开采工艺性评价内容及过程

煤层地质条件开采工艺性评价是在寻求地质条件诸因素对开采影响一般规律的基础上，对地质条件优劣程度进行客观评价；在寻求地质条件优劣程度与开采效果一般关系的基础上进行开采效果的预测和辅助技术决策。其实质是从采矿的角度对具体煤层适于开采工艺的程度进行定性分析与定量评价，以此作为开采技术决策、设计规划、生产管理的依据

过程：1、煤层地质条件的工艺性评价的模型结构2、评价因素指标的量化3、 评价因素隶属函数的构造4、煤层地质条件开采工艺性评价的因素权重5、煤层地质条件开采工艺性综合评价模型6、评价模型应用于综采工作面单产预测

9、矿山产量规模的意义、影响因素、确定方法、核心问题、个中区别。

矿山产量规模是矿山诸多决策要素中的核心要素之一，合理确定矿山的产量规模直接影响矿山的经济效益、投资规模以及建设速度等。因此，矿山产量规模的优化，应该成为矿山诸多要素中重点优化对象。

影响因素：市场需求、资源条件、技术条件、经济条件、其他条件

优化方法：（1）泰勒准则T ：矿山经济寿命，Q ：境界内矿石储量 （2）优化矿山生产能力的准则应使矿山投资取得不低于平均利润率的经济效益，即生产规模能保证矿产开采过程中正、负现金流量贴现值平衡③最小费用法（或称计算成本法④最佳经济效益规模⑤优化矿山生产能力和服务年限的目标应使矿石储量的终值最大⑥矿山最优服务年限或生产能力的确定应使其净现值或内部收益率达到最大。

核心问题： 建立矿山开采成本与产量规模之间的函数关系，或是收益与规模的函数关系，然后取最优值。

规模经济是指建设项目在一定范围内扩大生产规模而是单位生产成本下降获得的利益；经济规模是指在产品生产系统个生产要素合理配置的情况下，能取得经济效益的声场规模。

规模经济体现了生产（经济）规模变动引起的收益变动的规律性，而经济规模不是一个点，而是一个范围。

10、矿井储量、矿山产量规模及服务年限的合理匹配原则：

（1）圈定的矿井储量能使相应产量规模的经济效益达到或接近最优值。

（2）能使开采范围适合于露天矿最优工作线长度的优化结果；对矿井，应考虑井田尺寸的优化要求；

（3）矿井储量与服务年限的匹配接近主要固定资产折旧年限的最小公倍数火气整数倍。

11、采区设计优化内容及方法（vip ）

目的：在各种可供选择的定性方案和定量参数中选取最优方案和参数。

内容，一是选择采煤方法、采区机械设备；二是确定巷道布置系统及其主要参数。

（以采区巷道布置及其主要参数选择为核心的采区设计优化内容有：采区类型、采准巷道的数目和位置、联络巷道形式、采区走向和倾斜角度、采煤工作面长度和区段数目、同时生产的工作面数目和采区生产能力等。）

优化方法：采区设计优化模型的编制和优化方法的选择，主要取决于最优化准则及其相应的评价指标的确定，有单目标和多目标两种。（1）最优化准则为一项评价指标时，单目标决策比较简单实用，所采用的指标为采区吨煤生产费最小，优化方法是非线性规划。（2）最优化准则为多项评价指标时，可用8项评价指标中的几项，优化方法有目标规划法和利用德尔菲法得出的综合评价指标。

12、矿井设计优化内容和方法

（1）井田开拓方式与井筒位置 （2）巷道网络的最优断面和开拓系统 （3）矿井通风系统 （4）井田采区划分 （5）采区巷道布置系统及主要参数 （6）矿井设计能力

矿区概念、矿区规划模型的评价指标

矿区是由若干个矿井或露天矿组成的具有较大规模的矿产资源生产基地。评价指标：（1）矿区规模和产量（2）矿区经济效益（3）矿区的社会效益（4）矿区基本建设投资（5）矿区生产的机械化水平（6）矿区全员效率

13、采煤机的模拟方法（vip ）采煤机生产过程的计算模拟分析

初始时，为工作面生产班的开始时间，令模拟时间为零，采煤机处于工作面的一端，检查有无可以开始的工序，

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0.510.2T =±