采矿系统工程样本

1、系统的内涵, 基本特征及复杂性

内涵: 系统是由相互关联、相互制约、相互作用的若干部分组成的具有特定功能的有机整体。

基本特征: ①系统是由元素所组成的, ②元素间相互影响、相互作用、相互依赖所构成的元素关系, ③由元素及元素间关系构成的整体具有特定的功能。

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而成的; ④系统能够是包括人在内的人-机系统。

2、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。3、采矿系统工程的概念及形成与标志

概念: 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。

形成与标志: 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。

4、系统模型的内涵及基本特征及其作用

内涵: 系统模型是把系统的各个构成要素经过适当的分解、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。

基本特征: ①模型是现实世界的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。作用: 我们能够把一个极其复杂、变幻莫测的现场实际系统, 抽象提炼成一个简明扼要、反应系统实质的模型。我们能够利用这种数学模型进行大量的实验

研究工作。这种试验在现实系统中往往需要耗费大量的人力物力, 甚至是难以实现的; 而利用模型, 则可集中精力于重要环节、 重要参数之间的关系上, 设计出不同的方案进行运算对比分析, 并可对未来的发展作出预测, 或为该系统的改造提出可循依据。

5、 建立模型的步骤

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。 6、 区域化变量的含义及特征

含义: 在一定空间范围内既有随机性又有结构性的变量, 区域化变量只能用随机函数来进行研究。

特征: 结构性: 受到同一成因作用而产生的(即服从一定的规律)

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。

7、 变异函数的形式及计算

定义为两点间随机变量增量[z(x1)-z(x2)]的方差, 写作:2r(x1,x2)=Var[z(x1)-z(x2)]; 而函数r(x1,x2)称为半变异函数。

8、 变异函数的理论模型

（1） 球状模型: ⎪⎩

⎪⎨⎧≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=〉=a h , 2a h 2a 3h C r(h)a h C r(h)33

（2） 指数模型: r(h) = C[1－exp(－h/a)]

（3） 高斯模型: r(h) = C[1－exp(－h 2 /a 2)]

9、 结构分析的一般步骤

步骤: ①区域化变量的选取及计算域的确定; ②钻孔样品组合; ③实验变异函

数方向性的确定及数据空间构形; ④实验变异函数的建立; ⑤理论变异函数的拟合及各向异性的套合。

10、 半变异函数的手工拟合的一般步骤

步骤: ①按实验值找出稳定的基台值C+C 0; ②将接近纵轴的若干点连成直线; ③由上述直线与纵轴的交点可得到块金效应值C 0, 该直线与基台线相交则可得2/3a,由此可推得变程a 值; ④利用上述C, C 0,a 等值得出理论半变异函数, 绘出理论曲线, 并检验其与实验数据的拟合程度, 必要时可做重复修改调整。 11、 克里金法估值

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。

估值公式: ∑==+++=n i i i n n x z x z x z x z V z 12211*)

()(......)()()(λλλλ

克里金方程组: ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===-∑∑==n i i n j i j i j V x C x x C 11n , 1i , 1),(),(λμλ

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

鉴于”屏蔽效应”等现象: 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。

克里金法对地质参数估值优点: 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。③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。

12、 矿床地质模型含义, 建立方法, 优缺点

含义: 用运筹学结合计算机技术方法进行矿山工程分析计算, 要求建立一种以

网格或块段为单元的数学模型, 用以存储多种地质信息, 这种模型称之为矿床模型。

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, 可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。在一定条件下, 诸法差异并非是绝正确。

13、煤层地质条件开采工艺性评价内容及过程

内容: 评价范围从小到大的顺序由煤层块段的评价, 煤层评价到矿井评价, 评价的性质包括依据地质勘探报告资料的评价和依据生产地质资料的评价。

过程: ①在煤层地质条件因素影响开采效果的大量典型调查基础上建立评价因素结构, 进行指标量化; ②分矿区搜集评价样本, 建立评价指标数据库; ③构造评价因素隶属函数并进行煤层开采工艺水平的模糊模式识别; ④构造基于模糊多元分析理论的因素权重分析模型; ⑤建立煤层开采工艺性模糊综合评价指标, 分别进行采前评价和采后评价; ⑥煤层开采工艺水平判据分析, 应用于回采工艺方式的选择; ⑦分矿区评价可靠性分析; ⑧工作面生产技术指标预测。14、影响矿山产量规模的因素, 优化方法和核心问题

影响因素: 市场需求, 资源条件, 技术条件, 经济条件, 其它条件。

优化方法: ①泰勒准则; 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; 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。

15、规模经济与经济规模

规模经济: 指建设项目在一定范围内扩大生产规模而使单位生产成本下降获得