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基于混合整数规划法的自然崩落法放矿计划优化

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工程科学学报 2017年第1期39卷 23-30页

作者：任助理毕林王李管陈鑫中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

放矿计划是自然崩落法矿山生产过程中最重要的环节.针对传统手工编制放矿计划随意性大及出矿品位不均衡,在对其进行科学系统的分析基础上,本文运用混合整数规划法解决自然崩落法放矿计划优化问题.以计划期内与目标品位偏差最小为目标函... 详细信息

放矿计划是自然崩落法矿山生产过程中最重要的环节.针对传统手工编制放矿计划随意性大及出矿品位不均衡,在对其进行科学系统的分析基础上,本文运用混合整数规划法解决自然崩落法放矿计划优化问题.以计划期内与目标品位偏差最小为目标函数,综合考虑矿量、品位、放矿速率、崩落指数、排产指数等约束条件,构建放矿计划优化的混合整数规划模型,并在MATLAB环境下用YALMIP编写模型语言调用CPLEX求解器进行求解,使品位波动降低18%,进而得到最优短期放矿计划方案.经实例验证,此方法科学可行,对充分发挥自然崩落法的优越性和提高矿产资源的回收率具有重要的理论和现实意义.

关键词：自然崩落采矿法混合整数规划放矿计划优化

基于TetGen的复杂FLAC^(3D)模型可视化建模方法

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岩土力学 2010年第8期31卷 2655-2660页

作者：荆永滨王李管贾明涛陈建宏中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

为了充分发挥FLAC3D在数值计算方面的优势,解决在复杂地质体条件下岩体工程开挖存在的计算模型构建难度大、多采用简化模型而影响计算结果可靠性及准确性的问题。提出采用三维表面模型重建方法建立地质体及岩体工程的表面模型,确定岩层... 详细信息

为了充分发挥FLAC3D在数值计算方面的优势,解决在复杂地质体条件下岩体工程开挖存在的计算模型构建难度大、多采用简化模型而影响计算结果可靠性及准确性的问题。提出采用三维表面模型重建方法建立地质体及岩体工程的表面模型,确定岩层、开挖等的封闭空间区域;在此基础上,通过约束德洛内四面体剖分的方法对三维表面模型形成的空间区域进行网格剖分。分析了网格生成器TetGen的输入、输出数据结构,确定表面模型数据至TetGen、TetGen网格划分结果至FLAC3D的对应关系,实现能够准确描述地质体与工程开挖的FLAC3D计算模型的构建。通过某大型深部开采铜矿的多个岩层和首采区3个盘区63个采场的模型构建实例,证明该方法简单、可行、有效并且健壮。

关键词：数值模拟岩体开挖表面模型重建四面体剖分 TetGen

基于粒子群优化算法和ANFIS的矿体品位插值

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中国有色金属学报 2019年第1期29卷 194-202页

作者：任助理王李管贾明涛中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

地质模型在矿产勘探与开发中具有重要作用,但在矿山生产实践中,由于成本和技术等诸多因素影响,很难获得整个区块的地质数据,而且传统插值方法依靠经验确定参数有很大局限性。提出将粒子群优化算法(PSO)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)... 详细信息

地质模型在矿产勘探与开发中具有重要作用,但在矿山生产实践中,由于成本和技术等诸多因素影响,很难获得整个区块的地质数据,而且传统插值方法依靠经验确定参数有很大局限性。提出将粒子群优化算法(PSO)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)应用到矿体品位插值中,利用粒子群优化算法的快速搜索能力,神经网络的学习机制和模糊系统的语言推理能力等优势构建PSO-ANFIS品位插值模型,并借助MATLAB生成571组样本数据作为输入空间对模型进行训练,其中每一个训练样本由待估点三维坐标及真实值和其周围8个样品点组成,最后用训练后的PSO-ANFIS模型对待估点进行品位插值,并与距离幂次反比插值法进行对比,其均方根误差(RMSE)提高了近15%,验证了该模型的可行性和有效性。

关键词：矿石品位空间插值粒子群优化算法自适应模糊神经推理系统优化

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数字矿山技术进展

中国有色金属学报 2016年第8期26卷 1693-1710页

作者：王李管陈鑫中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

数字矿山概念作为国家战略"两化融合"在矿产资源行业的应用,对新常态下矿山企业发展影响越来越深。本文结合矿山企业生产过程的特点,给出数字矿山的具体概念,并以数字矿山领先技术和应用为线索,概述了矿山资源评价与建模、开采规划与优... 详细信息

数字矿山概念作为国家战略"两化融合"在矿产资源行业的应用,对新常态下矿山企业发展影响越来越深。本文结合矿山企业生产过程的特点,给出数字矿山的具体概念,并以数字矿山领先技术和应用为线索,概述了矿山资源评价与建模、开采规划与优化、数字化采矿设计,以及生产管理与安全管控的新技术与新发展,指出信息化智能化发展的技术革新以及应用前景,对矿山企业的未来发展提供了富有成效的建议。

关键词：数字矿山三维可视化资源模型规划与优化数字化设计智能管控

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基于混合整数规划法的采场回采顺序优化分析

中国有色金属学报 2016年第1期26卷 173-179页

作者：王李管任助理潘传鹏陈鑫中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

针对地下矿山传统编制生产计划时存在的随意性大、效率低、不能编制出最优生产计划的弊端,提出运用混合整数规划法解决采场回采顺序优化问题的方法。对无底柱分段崩落法的采场回采顺序进行科学系统的分析,以计划周期内贴现值最大化为目... 详细信息

针对地下矿山传统编制生产计划时存在的随意性大、效率低、不能编制出最优生产计划的弊端,提出运用混合整数规划法解决采场回采顺序优化问题的方法。对无底柱分段崩落法的采场回采顺序进行科学系统的分析,以计划周期内贴现值最大化为目标函数,综合考虑逻辑、设备数量、空间顺序等约束条件,构建采场回采顺序优化的混合整数规划模型;在MATLAB环境下采用YALMIP编写模型语言并调用CPLEX求解器进行求解,进而得到采场回采顺序的最优布置方案。结果表明:此方法科学可行,克服传统手工方法编制生产计划的弊端,实现资源合理高效开采,对指导矿山的实际生产有重要的意义。

关键词：无底柱分段崩落法采场回采顺序混合整数规划生产计划

基于波形参数的微震P波到时拾取值质量控制方法

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岩土力学 2019年第2期40卷 767-776页

作者：朱梦博王李管刘晓明彭平安赵嘉轩中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学数字矿山研究中心湖南长沙410083

微震事件中常常包含一些异常信号、强噪声干扰信号和弱信号,这些通道信号的P波到时自动拾取精度往往很低,甚至拾取错误。目前国内外微震监测系统进行自动定位时,并不对各个P波到时拾取值预先筛选,而需要技术人员手动剔除或修正部分无效... 详细信息

微震事件中常常包含一些异常信号、强噪声干扰信号和弱信号,这些通道信号的P波到时自动拾取精度往往很低,甚至拾取错误。目前国内外微震监测系统进行自动定位时,并不对各个P波到时拾取值预先筛选,而需要技术人员手动剔除或修正部分无效P波到时,然后才能进行正确定位。为此,首先引入了一种Akaike信息准则(AIC)两步骤拾取算法,并基于某深埋隧道微震监测案例定量分析了P波到时拾取误差与震源定位精度之间的关系,从而引入了P波到时拾取值容许误差的概念。然后,利用AIC两步骤拾取算法拾取微震波形的P波到时,并计算各项波形参数,进行大量统计,深入研究了影响P波到时拾取精度的波形参数。以容许误差为基准,将P波到时拾取值分为有效(标签为1)和无效(标签为-1)两类,并以相应的波形参数为数据输入,采用支持向量机方法(SVM)训练数据,最终建立了P波到时拾取值质量控制模型。实际应用表明:P波到时拾取值质量控制方法能有效剔除错误拾取值,从而大幅度提高数据自动处理效率和震源定位精度。

关键词： P波到时拾取 AIC算法波形参数质量控制震源定位

微震P波到时拾取的PAI-k-MFV算法改进及应用

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煤炭学报 2017年第10期42卷 2698-2705页

作者：朱梦博王李管彭平安刘晓明赵嘉轩中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学数字矿山研究中心湖南长沙410083

为了充分发挥PAI-k-MFV算法参数自适应的优势,同时提高P波到时正确拾取率和拾取精度,通过引入STA/LTA算法和改进MFV准则,对PAI-k-MFV算法进行改进。首先,根据预先设置的时窗长度和置信概率的取值范围及步长,采用PAI-k算法拾取得到一组P... 详细信息

为了充分发挥PAI-k-MFV算法参数自适应的优势,同时提高P波到时正确拾取率和拾取精度,通过引入STA/LTA算法和改进MFV准则,对PAI-k-MFV算法进行改进。首先,根据预先设置的时窗长度和置信概率的取值范围及步长,采用PAI-k算法拾取得到一组P波到时集;然后,运用STA/LTA算法初步计算P波到时区间,并将到时集中不在该区间内的到时元素剔除,得到更新后的到时集;最后,在新到时集的基础上,根据改进的最大频遇值(MMFV)准则最终确定P波到时。改进算法继承了PAI-k-MFV算法的参数自适应优点,无需人为调整太多参数,同时能够有效克服原MFV准则容易失效和拾取点滞后真实到时点等问题。对比其他算法,改进算法在拾取背景噪声段有强噪声的微震信号和弱微震信号P波到时具有明显优势。利用改进算法和PAI-k-MFV算法拾取冬瓜山铜矿115个实测低信噪比微震信号的P波到时,以人工拾取结果为参考标准,误差在5ms以内(对应30个采样点)视为正确拾取,结果显示:改进算法正确拾取率为96.52%,正确拾取的到时误差绝对值均值为1.1 ms,标准差为1.0 ms;较PAI-k-MFV算法,正确拾取率和拾取精度都大幅度提高。

关键词：微震 P波到时拾取 PAI-k STA/LTA 频遇值准则

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基于点云数据的采空区三维建模算法

中南大学学报（自然科学版） 2015年第8期46卷 3047-3053页

作者：陈鑫王李管毕林陈建宏朱忠华中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学数字矿山研究中心湖南长沙410083

为有效实施对采空区的控制和安全管理,需要准确掌握矿山采空区的体积、空间三维形态和实际边界。通过三维激光扫描技术可获取采空区表面点云数据,结合矿山采空区自身空间几何特点,提出伪极点-Crust建模算法。其基本思路为:在三维Delauna... 详细信息

为有效实施对采空区的控制和安全管理,需要准确掌握矿山采空区的体积、空间三维形态和实际边界。通过三维激光扫描技术可获取采空区表面点云数据,结合矿山采空区自身空间几何特点,提出伪极点-Crust建模算法。其基本思路为:在三维Delaunay三角剖分的基础上,给出伪极点的概念,以伪极点代替传统Crust算法中的极点,减小数据存储量;同时结合奇异四面体判别准则,确保采空区模型的准确性;通过使用模型内外检测算法和伪极点-Crust图抽取算法,建立采空区三维模型。用VC++实现该算法,对安徽铜陵冬瓜山铜矿采空区建模进行试验。研究结果表明:采用该算法建模快速,结果准确;该算法同样适用于实测巷道建模、采场验收、计算机几何造型、逆向工程和虚拟现实技术等。

关键词：采空区激光扫描点云 Delaunay三角剖分模型内外检测伪极点-Crust算法

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基于全路径网络与有限状态机的井巷漫游

中南大学学报（自然科学版） 2013年第8期44卷 3267-3272页

作者：熊书敏王李管陈忠强中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学数字矿山研究中心湖南长沙410083

针对当前井巷漫游方式在灵活性和易用性方面的不足,提出一种将全路径网络作为漫游相机运动轨道的交互式漫游方式。全路径网络由原始结点、虚拟结点、原始边和虚拟边组成,具有2个特征:交岔口处存在全路径和结点边表的有序性。运用有限状... 详细信息

针对当前井巷漫游方式在灵活性和易用性方面的不足,提出一种将全路径网络作为漫游相机运动轨道的交互式漫游方式。全路径网络由原始结点、虚拟结点、原始边和虚拟边组成,具有2个特征:交岔口处存在全路径和结点边表的有序性。运用有限状态机的原理对漫游器的交互式行为进行建模,从地下矿可视化生产管控系统对漫游器的功能需求出发,采用面向对象的思想和State模式设计漫游器相关对象的类结构,并在可视化生产管控平台上实现一个漫游器实例。研究结果表明:此漫游方式可供用户交互式地在网状的地下巷道内快速巡视,且拐弯处画面流畅,在功能的灵活性和操作的易用性方面取得较好的平衡,增强井巷漫游功能的可操作性。

关键词：虚拟矿山数字矿山井巷漫游虚拟全路径漫游网络管控系统