基于最低寿命周期成本的露天矿开采量动态规划模型研究

In this study, the production particularity and the Uncertain Extraction and life cycle of open pit have been considered to analyze the main factors and their internal relations of life cycle cost with methods of systems analysis and principal component analysis method. The factor system of life cycle cost has been set up on which life-cycle cost function has been constructed by using statistical analysis and data fitting method. Combined with the production target of the mining enterprises and mining constraints, the dynamic planning model of extraction of open-pit mining has been established based on the maximizing of exploitation value. The condition of resource occurrence, mining conditions and the differences of economic requirements have been reflected by defining the difficulty coefficient of exploitation. And what's more, the measure function of resource utilization has been set up to reflect the relation of the difficulty coefficient of exploitation ξ and investment coefficient δ and production operations fee coefficientφ. By doing like this, the model parameters have been determined scientifically and extraction of open pit has been planned rationally. At last, The utilization strategies of resources in open pit can be formulated by analyzing the economic significance and relationships of model parameters and open pit stripping ratio.

本研究针对露天矿山企业生产的特殊性，基于开采量和寿命周期不确定的条件，采用系统分析方法和主成分分析法剖析寿命周期成本的主要影响因素及其内在联系，构建寿命周期成本主要影响因子系统，采用统计分析和数据拟合方法构造露天矿山的寿命周期成本函数。结合矿山企业的生产目标和开采的约束条件，建立基于开采价值最大化的露天矿开采量动态规划模型。通过定义开采难度系数ξ，以反映矿山企业资源赋存情况、开采的技术条件及其经济性要求的差异；进而采用模糊数学方法构造资源利用量度函数，以反映开采难度系数ξ与矿山前期投资系数δ和生产运营费系数φ的隶属度关系，为科学确定模型参数和合理规划矿山开采量提供理论依据和简单易行的方法。分析该模型待定参数和露天矿各类剥采比的经济意义及其关系，为制定露天矿资源开发利用策略提供理论基础。

本项目以露天矿开采为研究背景，从露天矿建设和生产的特殊性着手，结合矿体赋存特征、开采技术条件和设计要素组合效应等差异，建立基于最低寿命周期成本的露天矿开采量动态规划模型。本项目研究开展了露天矿寿命周期成本组成及关键影响因子分析、露天矿开采量随寿命周期成本关键因子的变化规律探寻、露天矿开采量动态规划模型的构建和露天矿资源开采策略制定等研究工作。项目研究中，提出露天矿寿命周期成本多层树型结构的非价值形态影响因子系统和露天矿寿命周期成本的价值形态影响因子系统，为研究露天矿开采量的关键影响因子和获取研究基础数据提供全面的信息及渠道。采用主成分分析法和灰色关联分析方法综合确定露天矿寿命周期成本价值形态的关键影响因子，建立了加权频数排序方法，以提高分析结果的可靠性。采用理论分析和数据拟合方法，优化确定露天矿寿命周期成本函数的合理形式，确定参数α、β合理的取值范围为：0＜α≤2, 0＜β≤2。建立了开采量与寿命周期成本多个关键影响因子变化的一般函数关系，为探寻露天矿开采量随寿命周期成本关键影响因子变化的规律提供了方法途径。基于露天矿开采效益最大化原则和露天矿生产约束条件分析，结合露天矿开采难度系数与其影响因素变化规律的研究和资源利用量度函数的构建，建立了基于最低寿命周期成本的露天矿开采量动态规划模型，反映了露天矿开采量随矿体赋存特征差异、开采技术条件差异、矿山设计要素的综合组合效应差异和寿命周期成本差异的变化趋势。从露天矿建设和生产的本质特征角度，引入最低寿命周期成本的思想，探讨了露天矿开采量规划方法。结合开采难度系数ξ、资源利用率η、建设投资影响系数δ、生产运营成本影响系数φ等模型参数的经济意义及其对露天矿开采量的影响趋势分析，建立了制定矿山资源开采策略的一般方法，为具体矿山制定矿产资源开发利用策略提供了决策支持。