采矿系统工程的现状与发展

侯凤林

（加拿大希尔威矿业湖南云翔矿业有限公司，湖南 邵阳422000）

0 概述

自1950年来以来，世界逐渐和平发展，科学也逐渐向前迈进，然后工业化的社会对资源和环境造成了极大的破坏，同时人们面临的问题也逐渐复杂化，问题也许靠不相关，但却相互联系。面对此类跨度如此大的问题，光靠传统的思维方法不行，因此出现了一门新兴的学科--系统工程。系统工程是以一种科学的思维逻辑处理众多繁杂的数据。但这种方法首先是诞生于军事和工程中，也是逐渐从这里发展起来，应用于社会中的各个领域。在70年代以后，系统工程发展的趋势却逐渐的与其他学科相互融合如经济，生态方面。影响力的扩增，促使更多人去研究它，因而在众多人的建议下，在维也纳成立了国际应用系统分析研究所。其后，慢慢的应用于采矿工程中，从而也迅速的提高采矿效率和采矿作业的安全性。因而采矿系统工程学的研究意义非同反响。

采矿系统工程与其他工程技术相比，大致相似，但却又不凡之处，而正是这些不凡之处，使大大的提供了生产效率和采矿作业的安全性。而对此与一般的工程技术做了比较，采矿系统工程大致有以下的三个特点：

采矿工程涉及面广，操作要点散，影响因素较多，需要综合协调作为一个整体。过去采矿工程，经常一边在单个操作或链路，但是在系统工程的帮助下，使人们有意识地把挖掘问题，全面整合其在矿山规划中。

开采过程中涉及许多学科，过去出现知识的宽度跟不上采矿系统工程的不断深入。随着系统的工程的深入，许多学科的相互渗透，相互交叉，如在深入过程中采矿系统工程学借鉴的安全系统工程，边坡工程程，地质统计学学科。

采矿工程是人类历史最悠久的技术之一，因而长期积累了许多经验，往往对经验过于注重，而缺少定量的计算。但系统工程发展至今融入了现代的计算机技术和数据处理技术等，可以对于以往传统的定性分析转变为了定量分析，从而提高准确性，对决策的判断的起着不容小觑的作用。

1 采矿系统工程的现状

几经数载，采矿系统工程不断成熟，下面介绍采矿系统工程学的特点与现状。

首先是数学和计算机技术在采矿工程学的应用。在采矿系统工程中，如线性规划，整数规划，非线性规划，动态规划，网络流，多目标决策，可靠性理论等一系列利用数学工具和计算机技术的广泛应用于采矿系统工程中，成为一种常用的手段。

其次是信息科学的迅速发展在采矿系统工程学的应用。在信息科学中的任何进展将很快在采矿系统工程采用。例如20世纪中叶，人们发明了探矿专家系统。另一个例子是全球定位系统(GPS)的出现给采矿作业带来方便，因为其容易收集附近的地貌情况以及后面出现的地理信息系统(GIS)和遥感系统(RS)来到后不久，在已应用于采矿业。

早期的dBASE,FoxBase和近年来开发出的FxoPro和Access等等数据库软件被广泛的应用于矿业系统工程中来储存被测量的数据。数据库的技术在采矿系统工程学的应用标志着采集的各种数据能开始被整合在一起。在勘察地面时，获得的测量地面的数据，它被应用于来观察矿位在地面上的分布以及此处矿石的厚度等。为了表达矿物分布的图像，也就是常说的组件的井眼内的分布，如澳大利亚的Surpac矿业软件。

多边形法，距离平方反比法，地质统计学方法是在采矿系统工程中估计矿石品位三种常用的方法。多边形法与距离平方法和地质统计学方法相比，较为粗糙简略。主要应用在寻找高密度矿如铀矿方面。距离平方反比法考虑了距离方面的影响，对待每块钻距离段的距离的平方的倒数作为分配给每个钻孔的权重，这是一种常见的方法。地统计学的数理统计理论的应用遵循线性估计，无偏估计的原则和最佳估计数。20世纪80年代以后，提出了许多非线性统计学，如析取克立格法。当然，人们已经开始应用于在采矿方面的分析。并且还有些学者已经应用人工智能网络和遗传算法，开辟了一条新道路。

用分散的方块拼凑成原来完整连续的矿石，每个方块都有其自身的几何形状和矿岩量，这就是采矿系统工程学常用的方块方法，当然其中矿岩量能通过数学的积分方法算出。

当然还有精确度更为高的线框模型法,此法常用剖面图和矿石的平面图来设计矿石。这种模型下对于矿量的计算，常常根据图上的数据输入计算机通过交差井的算法来计算。精确度虽然高，但是如何作出剖面图一大难点，在目前的研究中，还没很好的解决办法，即便引用了专家系统，遗传算法，人工智能网络等方法。

目前，除了采取剖面图这中图像方法还有更为立体的建立三维实体模型法。当然这个软件国内并没有能力开发，目前普遍应用的是澳大利亚Maptek公司研发的VALCAN软件。在一系列的地质剖面上的方块，以拉伸成三维实体的基础上，因此可以得出一个不同的位置，每个下矿体截面的方向。

目前在地址勘察中，通产使用模糊综合评价来判断矿产资源，首先是建立一个加权系数以及建立起一个完整的评价指标体系，再通过模糊评价和灰色关联分析法进行分析评价。当然也有人采用人工智能网络和遗传算法进行评价。目前，基本形成了以收益法的评估方法。近年来也在探索期权估值方法或者应有其他方法估值。

2 发展趋势

采矿系统工程学是采矿工程和系统工程相结合的学科，一方面它遵循系统工程的规律又得遵循系统工程理论，但又区别于传统工程技术，因为它极大的提高了生产效率和采矿作业安全性。另一方面，因为数据庞杂又繁多，它的依靠现代计算机技术和数据处理，所以仍和一方面的发展，都能起着推动作用。

跨学科，综合应用多种方法。从系统设计的角度来看，采矿业是一个复杂的动态系统。决定开采系统中，如果只在一个特定的方法依赖于单一主体中，通常难以达到预期的效果。露天矿电铲-卡车调度的例子。它涉及到硬件GPS，无线通讯，计算机，其软件包括一个全面的测量方法调整，线性规划和动态规划，数据处理解决方案集成研究项目课题，这是现代系统工程的特征的反映。

多项目方向为大型系统。采矿工程，多层次，多环节的架构，需要在全球一般的最优化。在过去，是根据个人的最优化，它已扩大视野，着眼于更广泛的研究，更大的物体。特别是，采决策支持系统的发展，但是需要的起点的一个更高的水平。近年来，宏观经济研究指的是大型系统，巨系统，系统动力学等，已日益被的采矿工人认可。

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