羅來林，陳鑫，梁超

(1.江西銅業(yè)股份有限公司 城門山銅礦, 江西 九江市 332100；2.長沙迪邁數(shù)碼科技股份有限公司， 湖南 長沙 410083)

0 引言

城門山銅礦是國內(nèi)智能礦山建設(shè)先行者，目前已完成智能化礦山一期建設(shè)，正逐步開展二期建設(shè)。在采礦智能化方面，城門山銅礦早期已引進(jìn)迪邁數(shù)字采礦軟件，應(yīng)用于地質(zhì)、測量、采礦等方面并取得了一定的成效。根據(jù)城門山銅礦智能化礦山建設(shè)規(guī)劃要求，基于迪邁數(shù)字采礦軟件并依據(jù)城門山銅礦生產(chǎn)實(shí)際情況，定制開發(fā)了一套采礦作業(yè)設(shè)計(jì)及流程化排產(chǎn)平臺，排產(chǎn)平臺在品位控制模型建設(shè)、計(jì)劃編制方面優(yōu)勢明顯。

1 DIMINE排產(chǎn)平臺的數(shù)據(jù)澈流程

DIMINE排產(chǎn)平臺建設(shè)主要圍繞城門山品位控制模型體系（綜合地質(zhì)勘探和炮孔數(shù)據(jù)，質(zhì)量控制可靠程度高），保證采剝均衡、供礦品位均衡為前提，開展自動及人工干預(yù)式計(jì)劃編制，系統(tǒng)流程如圖1所示。

1.1 核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)—品位控制模型體系

不同類型的生產(chǎn)計(jì)劃對礦山的生產(chǎn)指導(dǎo)意義不同，中長期計(jì)劃的編制具有戰(zhàn)略指導(dǎo)意義，涉及范圍廣，不確定因素多，考慮的是礦山整個生命周期；短期計(jì)劃的編制涉及范圍小，考慮的是實(shí)時段采剝平衡和礦石質(zhì)量達(dá)標(biāo)，更容易把控。針對這種情況，統(tǒng)一整理了城門山礦2008年以來的生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)和歷史地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，為形成城門山品位控制模型體系提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，品位控制模型包含3個品位模型，不同的品位模型有不同的數(shù)據(jù)來源，并指導(dǎo)不同類型的排產(chǎn)計(jì)劃，具體情況見表1。

圖1 排產(chǎn)平臺系統(tǒng)流程

表1 品位控制模型體系組成

1.2 重要過渡數(shù)據(jù)—價值模型

價值模型是排產(chǎn)計(jì)劃自動編制的直接對象，由一鍵報量功能約束塊段模型生成，形體上，由若干個方塊壘疊而成，且大小不一的方塊保證了價值模型能完全擬合高低不平的地表現(xiàn)狀，提高了整體直觀性；本質(zhì)上，它是一個數(shù)據(jù)的載體，其數(shù)據(jù)就是整合礦段模型數(shù)據(jù)所得，并儲存在其實(shí)體屬性里面，數(shù)據(jù)包含了計(jì)劃編排時需要統(tǒng)計(jì)的坐標(biāo)、巖性、品位、礦石量、廢石量等所有地質(zhì)要素，如圖2所示。

圖2 價值模型

1.3 豐富的成果數(shù)據(jù)—圖紙、報表和模型

DIMINE排產(chǎn)平臺支持報表、模型一鍵生成，且報表格式可配置，提供工程制圖窗口，支持導(dǎo)出任意切割剖面的布局圖，如圖3、圖4所示。各類成果數(shù)據(jù)可以附件形式隨生產(chǎn)計(jì)劃上傳至礦山數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理（見圖5）。

圖 3 2020年度計(jì)劃統(tǒng)計(jì)報表

圖 4 某計(jì)劃三維模型與現(xiàn)狀地表

圖 5 上傳計(jì)劃表至數(shù)據(jù)中心

2 排產(chǎn)平臺計(jì)劃編制流程與應(yīng)用

2.1 排產(chǎn)平臺計(jì)劃編制的主要流程

（1）年計(jì)劃編制流程。年度采剝計(jì)劃編制流程如圖6所示。

圖6 年度采剝計(jì)劃編制流程

在現(xiàn)狀等高線（臺階線）的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開采區(qū)域的年度終了境界臺階線，再以現(xiàn)狀地表、設(shè)計(jì)臺階線和開采范圍線為約束條件，對臺階預(yù)測模型進(jìn)行一鍵報量，所得價值模型和統(tǒng)計(jì)報表即為該年度的排產(chǎn)計(jì)劃。

（2）中長期計(jì)劃編制流程。中長期計(jì)劃編制與年計(jì)劃類似，將各年度終了臺階線設(shè)計(jì)出來，然后分別用一鍵報量生成價值模型，匯總所有價值模型到一個文件中（分圖層存放各年度的價值模型）。

在計(jì)劃編制時，各年度框選價值模型，分別打開各年度的價值模型圖層框，將各年度的價值塊進(jìn)行區(qū)分，中長期計(jì)劃價值模型管理如圖7所示。（3）短期計(jì)劃編制流程。短期計(jì)劃是在價值模型上進(jìn)行短時間、周期性計(jì)劃自動編排。自動編制計(jì)劃分為6步完成，順序如圖8所示。

圖 7 中長期計(jì)劃價值模型管理

圖8 短期計(jì)劃自動編制流程

首先，確定計(jì)劃名稱與類型等；然后，設(shè)置每個周期的目標(biāo)值，包括統(tǒng)計(jì)元素的目標(biāo)品位、總礦量與總剝離量等；最后，設(shè)置每個臺階的約束參數(shù)，盡可能地按現(xiàn)場實(shí)際情況來自動排計(jì)劃，滿足工程需求，參數(shù)設(shè)置完成后，直接執(zhí)行計(jì)劃即可，系統(tǒng)會根據(jù)目標(biāo)要求和約束限制求得最優(yōu)解，生成計(jì)劃。

（4）人工干預(yù)計(jì)劃編制。任何類型的計(jì)劃編制出來后，都支持人工干預(yù)調(diào)整計(jì)劃，人工圈定價值塊，進(jìn)行“多退少補(bǔ)”時，可自動更新所排計(jì)劃的采剝量、預(yù)計(jì)品位、氧化率等數(shù)據(jù)，如圖9所示。

圖 9 人工干預(yù)計(jì)劃操作界面示意

2.2 排產(chǎn)平臺遇到的問題及解決方法

排產(chǎn)平臺自上線運(yùn)行以來，在計(jì)劃編制方面取得了很多喜人成果，但是也同樣遇到了很多問題，主要問題及解決方式如下。

（1）炮孔數(shù)據(jù)缺失。在對炮孔取樣化驗(yàn)編錄的過程中，會因多種因素導(dǎo)致一些炮孔數(shù)據(jù)丟失，當(dāng)該位置的塊段模型需要更新時，沒有所依靠的炮孔數(shù)據(jù)。針對這種情況，采用了2個解決方法，一是通過擴(kuò)大屬性更新控制范圍，讓距離該位置較近的炮孔對其直接更新；二是利用該位置上下幾個臺階已有的炮孔數(shù)據(jù)生成“局部模型”，再根據(jù)模型情況推斷“空白區(qū)域”的巖性、品位等信息，手工錄入生成該區(qū)域的炮孔數(shù)據(jù)后更新。

（2）屬性更新功能參數(shù)設(shè)置的不確定性。在屬性更新功能中，雖然提供了各方位及任意距離的更新參數(shù)設(shè)置，但在實(shí)際設(shè)置中，往往沒有可靠的依據(jù)進(jìn)行指導(dǎo)，為解決該問題，結(jié)合所有能利用的數(shù)據(jù)，最大限度獲取參數(shù)信息，包括礦體模型、二次圈定圖以及利用上水平若干臺階的炮孔數(shù)據(jù)。

（3）在建立價值模型過程中，價值塊缺失。價值模型是依據(jù)塊段模型、設(shè)計(jì)線、范圍線、參數(shù)設(shè)置等約束條件，運(yùn)用特定算法全自動生成，在生成過程中任何一項(xiàng)數(shù)據(jù)出錯都有可能出現(xiàn)價值塊缺失問題，在排產(chǎn)平臺上線前，價值塊缺失問題成為了主要的技術(shù)瓶頸。塊段模型在更新過程中出錯導(dǎo)致了部分地質(zhì)數(shù)據(jù)缺失，最終會導(dǎo)致價值塊缺失。

（4）每日現(xiàn)狀線如何實(shí)現(xiàn)快速更新。每日現(xiàn)狀的更新是確保配礦計(jì)劃準(zhǔn)確的重要保障，安排測量人員每日更新現(xiàn)狀圖工作量很大，不符合智能化礦山建設(shè)要求，通過每日作業(yè)量統(tǒng)計(jì)推算剩余礦量、手持GNSS終端取點(diǎn)2種方式可有效解決此問題。

2.3 排產(chǎn)平臺的主要優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行計(jì)劃編制的方式相比，迪邁排產(chǎn)平臺在計(jì)劃編制方面優(yōu)勢明顯，主要體現(xiàn)在以下4個方面。

（1）計(jì)劃編制的便捷性。利用排產(chǎn)平臺進(jìn)行計(jì)劃編制更加方便快捷，其快捷性主要體現(xiàn)在采剝設(shè)計(jì)方面，DIMINE軟件及其排產(chǎn)平臺提供了掘溝、礦巖自動圈定、一鍵報量、自動+人工干預(yù)編制計(jì)劃等多種工具，在計(jì)劃編制過程中運(yùn)用這些工具，能夠大大提高計(jì)劃編制效率，避免了CAD編制計(jì)劃過程中人工修圖、計(jì)算等繁瑣工作。

（2）編制過程的直觀性。排產(chǎn)平臺作為基于DIMINE軟件深度定制的計(jì)劃編制系統(tǒng)，計(jì)劃編制三維可視化是其一大亮點(diǎn)。傳統(tǒng)CAD軟件為二維軟件，計(jì)劃編制過程中需要將三維實(shí)體轉(zhuǎn)化為二維，并體現(xiàn)在CAD圖中，這個過程較為耗時，且在現(xiàn)狀復(fù)雜區(qū)域容易出錯。而排產(chǎn)平臺三維可視化計(jì)劃編制則不存在這個問題，整個編制過程直觀，編制效率大大提升。

（3）產(chǎn)品指標(biāo)的準(zhǔn)確性。根據(jù)城門山銅礦實(shí)際情況，開發(fā)出了“自動編制計(jì)劃+人工干預(yù)”計(jì)劃編制功能，能有效控制計(jì)劃指標(biāo)。傳統(tǒng)CAD計(jì)劃編制過程中，最為耗時的就是核算最終產(chǎn)品指標(biāo)，需要依據(jù)上一層炮孔品位圖手工圈定礦巖界限并計(jì)算品位，耗時極長。而排產(chǎn)平臺可在采剝范圍圈定完畢后即可自動核算計(jì)劃指標(biāo)與預(yù)計(jì)指標(biāo)，快捷精準(zhǔn)。

（4）計(jì)劃成果的可操作性。排產(chǎn)平臺編制的計(jì)劃直觀、準(zhǔn)確，可快捷地分解為日計(jì)劃，依據(jù)日計(jì)劃指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際，大大提升計(jì)劃的執(zhí)行率。

2.4 排產(chǎn)平臺運(yùn)用效果

自2019年11月排產(chǎn)平臺正式運(yùn)行以來，在計(jì)劃可操作性及執(zhí)行率等方面，取得了初步成效，主要體現(xiàn)在以下3個方面。

（1）工程布局更加科學(xué)合理。計(jì)劃編制過程中，通過方便快捷的采礦設(shè)計(jì)、礦巖自動圈定、一鍵報量等功能，極大地優(yōu)化了工程布局，對于計(jì)劃指標(biāo)的完成起到了決定性作用。

（2）計(jì)劃直觀準(zhǔn)確，便于理解，指導(dǎo)性強(qiáng)。通過三維軟件展示，運(yùn)行工段對于計(jì)劃理解更加深刻，計(jì)劃執(zhí)行率大大提升。

（3）產(chǎn)品指標(biāo)超額完成計(jì)劃值。2020年上半年通過采剝計(jì)劃指導(dǎo)，各項(xiàng)計(jì)劃指標(biāo)、對標(biāo)指標(biāo)均超額完成。

3 結(jié)語

采礦作業(yè)設(shè)計(jì)與流程化排產(chǎn)平臺是城門山銅礦智能化礦山建設(shè)項(xiàng)目之一，也是采礦智能化的基礎(chǔ)。在項(xiàng)目建設(shè)過程中，城門山銅礦采礦場技術(shù)人員全程參與了排產(chǎn)平臺開發(fā)、完善、運(yùn)用全過程。排產(chǎn)平臺自2019年11月初運(yùn)行以來，取得了諸多喜人成果，較傳統(tǒng)的計(jì)劃編制軟件在各方面都有了明顯提升，智能化礦山二期將繼續(xù)完善排產(chǎn)平臺日計(jì)劃功能及爆破設(shè)計(jì)功能，助力城門山銅礦智能化礦山建設(shè)。