·316 工程科学学报，第38卷，第3期 式中：y、y.和Y:分别为矿石、矽卡岩和废石容重， 内所有空间位置的堑沟底部结构回采结果进行循环运 tm3;V、V和V,分别为采出矿石、采出矽卡岩和混入 算，实体相交运算过程可利用宏自动生成运算脚本，并 废石体积，m3:G、G,和G,分别为矿石、矽卡岩和废石 将其嵌入循环运算中.算法流程见图4. 的品位，其值分别为36.47%、10%和1%. (开始) 残矿回采中，应尽量提高采出金属量，同时期望采 出品位较高，二者均为优化设计追求的目标.由式(1) 输人约束条件，移动步距、 矿体实体、矽卡岩实体 和式(2)可知，残矿开采的金属回收量及平均品位只 与堑沟巷道的空间位置有关，用L表示堑沟巷道与矿 垂直方向移动步距 体下盘边界水平距离，用H表示堑沟巷道所在水平， 见图3所示. 金 垂直方向是否达到 约束条件范围 矿体 矽卡岩 结束 水平方向移动步距 5m 是 水平方向是否达到 否 约束条件范围 运算采出矿石 矽卡岩及废石体积 输出数据文本 H 堑沟巷道 图3堑沟底部结构空间位置剖面示意图 图4T℃L脚本运算流程图 Fig.3 Spatial position profile of the trench bottom structure Fig.4 Flowchart of the TCL script algorithm 根据上述描述，所形成的多目标最优化问题描述 在运算流程中，输入：循环起始和终止的约束条 如下： max(Q,G)T=(L,H),5(L,]T.(3) 件、循环每次移动的步长、进行实体运算的矿体和矽卡 根据上文所述堑沟底部结构移动的限制条件，可 岩实体模型；输出：采出矿石、矽卡岩及混入废石体积 的数据文本 得约束条件： s.t.10.77≤L≤22.35,103≤H≤105.(4) 流程步骤如下： 由于本采场为残矿采场，只能进行一次性回采，应 ①将堑沟巷道在垂直方向上移动步长，并判断移 尽量提高采出金属量，可将其作为残矿回收中所追求 动后堑沟巷道在垂直方向上是否达到约束条件范围， 的主要目标.采出品位只需满足生产要求即可，在西 若超出约束条件范围则停止运算，若未超出约束条件 石门铁矿，采出品位应不低于18%，可将其作为约束 范围则执行步骤②： 条件处理. ②将堑沟巷道在水平方向上移动步长，并判断移 基于上述分析，将原多目标优化问题转化为单目 动后堑沟巷道在水平方向上是否超出约束条件范围， 标优化问题： 若超出约束条件范围则返回执行步骤①，若未超出约 max (Q,C)=f (L,H)(L,] 束约束条件则执行步骤③： s.t.10.77≤L≤22.35， ③进行实体运算，得到堑沟底部结构回采的矿 (5) 103≤H≤105， 石、矽卡岩及混入废石的实体，并计算实体体积并输出 G≥18%. 报告，然后返回执行步骤②. 据此最优化数学模型，利用SURPAC软件运算不 通过上述运算，可得约束条件范围内所有可选方 同空间位置的堑沟底部结构回采指标，便可得出最优 案的全因子实验切结果，可对各因素的效应的进行准 化方案. 确的估计，获得精确的运算结果， 3.2实验方案运算 3TCL程序开发与运算 根据表1可知：当堑沟巷道与矿体间距一定时，随 3.1算法描述 着堑沟巷道在垂直方向上向下移动，采出金属量逐渐 根据目标函数及约束条件，设计算法，对约束条件 增大，采出品位逐渐下降，但当堑沟巷道下降到103m工程科学学报，第 38 卷，第 3 期 式中: γk、γx 和 γf 分 别 为 矿 石、矽 卡 岩 和 废 石 容 重， t·m － 3 ; Vk、Vx和 Vf分别为采出矿石、采出矽卡岩和混入 废石体积，m3 ; Gk、Gx和 Gf分别为矿石、矽卡岩和废石 的品位，其值分别为 36. 47% 、10% 和 1% ． 残矿回采中，应尽量提高采出金属量，同时期望采 出品位较高，二者均为优化设计追求的目标． 由式( 1) 和式( 2) 可知，残矿开采的金属回收量及平均品位只 与堑沟巷道的空间位置有关，用 L 表示堑沟巷道与矿 体下盘边界水平距离，用 H 表示堑沟巷道所在水平， 见图 3 所示． 图 3 堑沟底部结构空间位置剖面示意图 Fig． 3 Spatial position profile of the trench bottom structure 根据上述描述，所形成的多目标最优化问题描述 如下: max( Q，G) T =［f1 ( L，H) ，f2 ( L，H) ］T ． ( 3) 根据上文所述堑沟底部结构移动的限制条件，可 得约束条件: s． t． 10. 77≤L≤22. 35，103≤H≤105． ( 4) 由于本采场为残矿采场，只能进行一次性回采，应 尽量提高采出金属量，可将其作为残矿回收中所追求 的主要目标． 采出品位只需满足生产要求即可，在西 石门铁矿，采出品位应不低于 18% ，可将其作为约束 条件处理． 基于上述分析，将原多目标优化问题转化为单目 标优化问题: max ( Q，G) T =［f1 ( L，H) ，f2 ( L，H) ］T ， s． t． 10. 77≤L≤22. 35， 103≤H≤105， G≥18 { % ． ( 5) 据此最优化数学模型，利用 SUＲPAC 软件运算不 同空间位置的堑沟底部结构回采指标，便可得出最优 化方案． 3 TCL 程序开发与运算 3. 1 算法描述 根据目标函数及约束条件，设计算法，对约束条件 内所有空间位置的堑沟底部结构回采结果进行循环运 算，实体相交运算过程可利用宏自动生成运算脚本，并 将其嵌入循环运算中． 算法流程见图 4． 图 4 TCL 脚本运算流程图 Fig． 4 Flowchart of the TCL script algorithm 在运算流程中，输入: 循环起始和终止的约束条 件、循环每次移动的步长、进行实体运算的矿体和矽卡 岩实体模型; 输出: 采出矿石、矽卡岩及混入废石体积 的数据文本． 流程步骤如下: ① 将堑沟巷道在垂直方向上移动步长，并判断移 动后堑沟巷道在垂直方向上是否达到约束条件范围， 若超出约束条件范围则停止运算，若未超出约束条件 范围则执行步骤②; ② 将堑沟巷道在水平方向上移动步长，并判断移 动后堑沟巷道在水平方向上是否超出约束条件范围， 若超出约束条件范围则返回执行步骤①，若未超出约 束约束条件则执行步骤③; ③ 进行实体运算，得到堑沟底部结构回采的矿 石、矽卡岩及混入废石的实体，并计算实体体积并输出 报告，然后返回执行步骤②． 通过上述运算，可得约束条件范围内所有可选方 案的全因子实验［17］结果，可对各因素的效应的进行准 确的估计，获得精确的运算结果． 3. 2 实验方案运算 根据表 1 可知: 当堑沟巷道与矿体间距一定时，随 着堑沟巷道在垂直方向上向下移动，采出金属量逐渐 增大，采出品位逐渐下降，但当堑沟巷道下降到 103 m ·316·