الگوریتم برنامه ریزی اعداد صحیح برای بهینه سازی محدوده استخراج زیرزمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشیار، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

بهینه سازی محدوده استخراج زیرزمینی عبارت است از محدوده ای با بیشترین ارزش که محدویت های فنی و هندسی در آن لحاظ شده باشد. اگرچه حدود پنج دهه از ارایه اولین الگوریتم بهینه سازی محدوده استخراج گذشته است، اما بیشتر این الگوریتم ها در زمینه بهینه سازی محدوده استخراج روباز بوده اند و تعداد کمی از آن ها برای بهینه سازی محدوده استخراج
زیرزمینی قابلیت کاربرد دارند. از میان معدود الگوریتم های ارایه شده در این زمینه تنها چند الگوریتم دارای منطق ریاضی هستند که هیچ یک از آن ها قابلیت حل مسئله سه بعدی را ندارند. همچنین تاکنون الگوریتم سه بعدی که دارای منطق ریاضی باشد، برای حل این مسئله گزارش نشده است. بعضی از این الگوریتم ها تنها برای یک روش خاص ارایه شده اند و با توجه به متعدد بودن روش های استخراج زیرزمینی، دامنه کاربرد آن ها محدود است. در این مقاله یک الگوریتم بر مبنای برنامه ریزی اعداد صحیح برای روشهای استخراج عمودی ارایه شده و از یک مدل بلوکی خاص برای تسهیل حل مسئله استفاده شده است. توانایی درنظر گرفتن محدودیت حداقل عرض پایه های جانبی از دیگر ویژگیهای این الگوریتم است. اجرای الگوریتم ارایه شده بر روی مدل های بلوکی اقتصادی فرضی و مقایسه نتایج آن با دیگر الگوریتم های مشابه، نشان دهنده توانایی بالای آن در یافتن جواب بهینه واقعی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An Integer Programming Algorithm for Stope Layout Optimization

نویسندگان [English]

  • V. Nikbin 1
  • M. Ataee-pour 2
1 PhD Candidate, Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology
2 Associate Professor, Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

The optimization of stope layout is defined as looking for a boundary with the highest profit considering
technological and geometrical constraints. The first algorithms were presented about five decades ago for
optimization of mining limits. Most of algorithms, presented till now, have been applied for optimization
of open pit limits. Few algorithms have been presented for underground cases, most of which have
been tailored for a specific mining method or use heuristic techniques. These heuristic algorithms do
not guarantee the true optimum. There are, however; some rigorous algorithms, which provide true
optimum, but they fail to provide 3D solution. In this paper, a new algorithm is introduced to optimize
stope layout, using integer programming technique. The algorithm is implemented on a specific model,
derived from conventional block model. It is a rigorous algorithm and provides a realistic optimum
solution, compared to its alternatives. For the first time, two more constraints, namely the minimum
width of rib pillars and the maximum stope height, are considered in the proposed algorithm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modeling
  • optimization
  • Stope Layout
  • Integer Programming

مراجع

[1] Jalali, S. A. and Ataeepour, M.; “Optimization of Stope Boundaries by Dynamic Programming Algorithm,” Amirkabir Journal of Civil and Environmental Engineering, Vol. 62, No. 16, pp. 37–48, 2005 (in Persian).
[2] Riddle, J.; “A Dynamic Programming Solution of a Block-Caving Mine Layout,” 14th International Symposium on the Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry, Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Colorado, pp. 767–780, 1977.
[3] Ovanic, J. and Young, D.; “Economic Optimisation of Stope Geometry using Separable Programming with Special Branch and Bound Techniques,” 3rd Canadian Conference on Computer Applications in the Mineral Industry, Balkema Rotterdam, pp. 129–135, 1995.
[4] Alford, C., “Optimisation in Unerground Mine Design,” 25th International Symposium on the Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry, The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, pp. 213–218, 1995.
[5] Ataee-pour, M.; “A New Heuristic Algorithm to Optimise Stope Boundaries,” Proceeding of the 2nd Regional APCOM Symposium on Computer Applications in the Mineral Industry, Moscow, Russia, 1997.
[6] Jalali, S. E. and Ataee-pour, M., “A 2D Dynamic Programming Algorithm to Optimize Stope Boundaries,” in 2004 Proceedings of the 13th Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, (eds. M. Hardygora et al.), Rotterdam,Balkema, pp. 45–52, 2004.
[7] Dimitrakopoulos, R. and Grieco, N., “Stope Design and Geological Uncertainty: Quantification of Risk in Conventional Designs and Probabilistic Alternative,” J. of Mining Science, Vol. 45, No. 2, pp. 152–163, 2009.
[8] Topal, E. and Sens, J.; “A New Algorithm for Stope Boundary Optimization,” Journal of Coal Science and Engineering, Vol. 16, No.2, pp. 113–119, 2010.
[9] Bai, X.; Marcotte, D. and Simon, R.; “Underground Stope Optimization with Network Flow Method,” J. of Computers and Geosciences, No. 52, pp. 361–371, 2013.
[10] Bai, X.; Marcotte, D. and Simon, R.; “A Heuristic Sublevel Stope Optimizer With Multiple Raises,” The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 114, pp. 427–434, 2014.
[11] Ataee-pour, M.; “A Critical Survey of the Existing Stope Layout Optimization Techniques,” J. of Mining Science, Vol. 41, pp. 447–466, 2005.
 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 48، شماره 3
آبان 1395
صفحه 329-338

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار