问题

负责采矿作业的管理人员和工程师的日常任务包括：

• 确定实际的日产量和月产量
• 测试矿山方案可行性
• 评估业务改进的结果
• 量化投资回报
• 证明车队需求的合理性

他们必须为复杂的采矿系统做出决策并且承担责任，不能遗漏任何组件。矿山系统的主要限制包括：

• 许多活动相互依赖和重叠
• 设备之间的相互作用
• 改变流程的周期时间
• 可移动设备的空间、产量和给定逻辑的限制
• 复杂的布局
• 矿产仓库和输送系统的容量有限

在考虑以上所有因素的同时，管理人员如何规划采矿流程？传统上，他们所做出的假设往往与现实情况不符，例如：

• 平均运输距离。在不可控参数的影响下，点到点的运输周期时间是不同的。
• 平均转储时间。如果系统溢出或者矿石通道前面有正在运行队列，这时需要排队，转储时间会根据排队时间的不同而变化。
• 输送机因溢出而停止的时间百分比。这是一个比值不是常数，不能用一个数字来指定，而传统上做法并不能体现这个比值。

仿真允许矿山规划人员按原样对流程进行建模，并摆脱这些限制。

在Amalgama和四大咨询公司之一的帮助下，欧洲最大的钾肥生产商使用AnyLogic仿真了采矿过程。一个大型钾肥矿的面积为8 x 8公里；每月在地下三层开采90万吨；该矿有21公里的输送带，将矿石通过系统送到箕斗提升机。矿石用钻孔机开采，凿岩机不断压碎岩石并将其装载到附着的矿石缓冲区。然后将这些矿石倾倒入自卸卡车，自卸卡车在钻孔机和矿石通道之间运行。

钻孔器和自卸卡车

一个矿石通道的容量是三吨，但是一辆自卸卡车可以装载22吨矿石。在前三吨之后，倾卸速度取决于矿石通道下方的输送系统的当前负载量。由于输送机可能已经装载来自其他上游钻孔机的矿石，因此系统可能受到限制。为了摆脱这种限制，矿山规划者将通过添加移动矿石装载机来改变设备配置。在未来情景中，移动矿石装载机起到了自卸卡车和矿石通道之间缓冲的作用。翻斗车将矿石倒入移动矿石装载机并返回钻孔机，移动矿石装载机继续将矿石倾倒到输送机系统中。

增加移动矿石装载机

通过增加缓冲能力，矿山规划者希望降低自卸卡车的循环周期时间。主要问题是移动矿石装载机（MOLs）的使用是否允许他们在保持产量的同时减少一个钻孔器。钻孔器需要很高的运营费用，并且需要在矿井中配备维护团队，因此钻孔器的拆除将大大降低运营费用。其他的问题包括应该移除哪些钻孔器，以及在哪里使用这五根钻柱。

解决方案

Amalgama的仿真开发人员创建了一个AnyLogic仿真模型来回答这些问题。 该模型包括从钻井到起重的整个采矿过程，模型布局与工厂的布置完全一致。

矿井三维仿真模型

 

矿井仿真模型

除去对矿山采出率影响最小的选矿项目

该模型非常详细，并且所有过程都在最小简化的情况下进行了仿真，使模型非常准确。

该模型的第一个实验是在去除输送机速度的外部约束后，矿山系统的运行情况。本实验帮助找到了三种钻孔器，它们的生产速率受到自身性能、维护间隔、缓冲区大小等内部约束的限制。

由于移动矿石装载机会消除对输送机速度和能力的限制，因此选择了去除三种钻孔器的方案，对矿井生产率的影响最小。

分别去除三个钻孔器的效果

通过仿真模型研究了去除这三种钻孔器后的效果。实验结果表明，去除65号钻孔器对产量的影响最小。

然后运行了几个方案来确定将这5个移动矿石装载机放到什么位置以可以最大化地提高矿石产量。选择了5个钻孔位置放置移动矿石装载机。这种情况下，产量只下降了1.02%，几乎可以忽略不计。与此同时，当一个钻孔器从矿井中移除，这时运营支出（OPEX）将明显减少。

成果

该地下矿的仿真模型为欧洲最大的钾肥生产商提供了运营改进。这些改进在保持产量不变的情况下降低了作业成本。项目完成后，继续使用采矿仿真模型进行月度生产计划，识别潜在的工艺问题，并对提出的变更进行评估。