基于OBE理念的采矿学国家一流“金课”建设

高校采矿专业肩负着培养国际矿业发展创新型人才的重任。在OBE理念的指引下,采矿学课程教学要顺应时代要求,改革提升课程教学新模式,革新教学内容和课程体系、编著配套教材,建设开放的国家级精品课程,翻转课堂,打造国际一流的科技创新平台,组建科技创新团队,培养适应国际矿业发展的卓越采矿工程专业创新型人才,推动采矿工程高新技术快速发展。

新兴技术范式下基于OBE理念的教师教学方法创新与应用

成果导向教育简称OBE,作为一种先进的教育理念,对引导高校教师课堂教学改革具有现实意义。东北大学实施采矿工程专业“新兴技术范式下基于OBE理念的教师教学方法创新与应用”综合改革,基于OBE理念,依据新工科人才培养理念与要求,在资源经济学及采矿学本科课程的教学中,系统梳理采矿专业知识逻辑体系,就实施教学方法改革与创新做出探讨。

新疆半干旱生态脆弱区露天煤矿生态成本

露天煤炭资源开采对生态环境脆弱的新疆半干旱地区造成了巨大的环境压力,因此,特定环境下对资源开采产生的生态扰动评估和生态价值损失计算显得尤为重要.针对半干旱生态脆弱区特点和特殊环境下生态系统服务功能,将矿山生态成本分为直接经济价值损失、外生生态价值损失、环境污染治理成本、能耗生态成本和复垦成本,建立半干旱生态脆弱区露天煤矿生态成本模型.将研究成果应用于新疆半干旱生态脆弱区某露天煤矿,得到该矿山生态成本为23.28亿元,占矿山净现值的94.90%,可以看出半干旱生态脆弱区资源开采产生的生态扰动剧烈,生态代价巨大,如果矿山把生态成本考虑到矿山财务统计中,将会大大压缩矿山的利润.

金属露天矿最终境界优化算法改进

锥体之间的重合问题是锥体排除法在露天矿最终境界优化中的一个固有缺陷.鉴于此,本文对已有锥体排除算法进行改进,在垂直方向缩小锥体扫描步长,将步长分别设置为模块高度的1倍,1/2和1/4,并根据矿体的实际赋存情况选择对应的扫描步长或者多步长组合进行分等级优化,以此提高优化精度.三个矿山的实例应用表明,在相同的技术经济参数条件下,改进后的优化算法得到的最终境界要优于原锥体排除算法,三个矿山利润值分别增加了0.217亿,0.417亿和2.333亿元.

露天煤矿最终境界优化实用算法

基于开采总利润最大的准则,设计了开采境界优化的"正锥体排除法"算法体系,包括最大境界的圈定,锥壳模板构建和锥体排除算法.该算法可以方便地处理不同方向和区域具有不同帮坡角的情况.把这一算法体系应用于建立的柱状煤层模型,根据矿山生产能力、煤矿地质条件、当前煤矿开采成本以及煤矿售价,进行优化,得出了在给定煤层赋存条件和技术经济条件下境界的最佳大小和形态,以及采剥量.为矿山生产决策者提供了设计依据,具有重要的参考价值.

多因素对露天矿最终境界设计的影响

以技术经济参数及矿体赋存条件为依据,基于锥体排除法生成利润值最大的无约束境界;根据地表构筑物在矿区的地理位置,建立境界优化范围约束线,在约束范围内优化最终境界并计算境界外矿石采用地下开采的利润值;建立矿山开采生态成本计算模型,分别计算两种优化方案的生态成本.研究结果表明:当只考虑经济因素时,如果地表构筑物的移动成本低于0.99亿元(净现值),矿山适合采用无约束境界开采;当综合考虑生态成本时,应该选择在受约束境界内开采.

露天矿多采区受约束条件下全境界优化

基于浮锥排除法基本原理,使用Smart Miner软件对两露天采场进行全境界优化,将两个不同生产条件的采场合为一个矿区.考虑到不同采区生产技术经济参数不一样,而境界优化结果对这些参数的敏感度较高,所以软件增加了优化中识别开采对象所在分区,按所属分区的技术经济参数进行优化的功能;同时采场开采范围受地表构筑物影响,因此软件新增在任何约束范围进行境界优化功能.以司家营露天矿区为例分别在有约束和无约束条件下根据分区参数进行优化.结果表明,地表构筑物对最佳境界的约束"很硬",由此少采1亿t矿,且在-202 m水平开始形成挂帮矿;如果这1亿t矿仍然露天开采,那么地表构筑物移除费用必须小于3.4亿元.

金属露天矿帮坡角变化对最终境界影响

基于正锥排除法基本原理优化南芬露天矿最终境界,研究上盘帮坡角变化对最终境界开采形态、矿岩量等影响.根据南芬露天矿不同时期采场生产现状,设置相关技术经济参数,对矿山进行初始境界优化;按照0.5°步长逐步提升上盘帮坡角,优化不同上盘帮坡角条件下的最佳境界.研究表明,随着帮坡角变陡,最终境界地表范围逐渐缩小,底部尺寸变大或者向下延伸;不同帮坡角加陡方案得到的最终境界,矿岩量可能增大或者减小,总成本也可能增加,但利润值增大.

Ultimate pit optimization with ecological cost for open pit metal mines

The ecological costs of open pit metal mining are quantified, which include lost value of direct eco-services, lost value of indirect eco-services, prevention and restoration costs, and cost of carbon emission from energy consumption. These ecological costs are incorporated in an iterative ultimate pit optimization algorithm. A case study is presented to demonstrate the influence of ecological costs on pit design outcome. The results show that it is possible to internalize ecological costs in mine designs. The pit optimization outcome shifts considerably to the conservative side and the profitability decreases substantially when ecological costs are accounted for.

技术条件变化对露天矿境界影响研究

回采率、选矿回收率和废石混入率是影响露天矿优化设计的重要技术参数。研究露天矿随这些参数变化的灵敏度具有重要意义,对矿山经济效益和设计规模有重要影响。首先,基于案例矿山建立露天矿优化基础模型,包括地表标高模型、品位模型和台阶模型;其次,基于浮锥排除法基本原理,结合当前市场行情和矿山技术条件,优化境界;最后,分别考虑回采率、选矿回收率和废石混入率在给定变化范围内,露天矿经济效益和生产规模变化特点。研究发现,露天矿无论是经济效益还是设计规模,对这三大技术参数灵敏度都有较大差别。

多孔介质中有效孔扩散系数的试验测量

提出了通过实时测量扩散过程中多孔介质浮重变化,直接测定有效扩散系数的方法.首先建立了联系有效扩散系数和试件浮重变化的数学模型,并求出了该模型的解析解;利用非线性超定方程组优化求解的方法,结合问题的解析解和实测数据,反求出模型中的参数,有效扩散系数和边界层传质系数.用上述参数预测的试件浮重变化与实测浮重变化相差很小.表明该方法的实用性和可靠性.

疫情当下基于多网络平台的远程教学手段分析

在信息技术的高速发展背景下,依托网络平台的远程教学得以实现,并对传统的课堂教学产生了深远影响。教学手段变得多元化、智慧化,其中以能承受大规模在线直播教学且网络流畅、操作简单的视频会议软件(钉钉、腾讯会议、ZOOM)成为教师们的首选;国家大力打造的MOOC式(学堂在线、爱课程、智慧树)精品网络课程,课程制作精良、习题库丰富,是教师最省时省力的教学手段;专为辅助课堂教学研发的雨课堂软件,功能强大,设计更智慧化,对督促学生学习和监控学生学习状态有很大帮助;借助邮件、QQ群、微信群等发送内嵌语音的PPT课件,从教学效果看,同样能实现远程教学的目的,关键在于该教学手段是网络教学中最省流量、学生最易实现自主学习的方式。

世界铜资源格局

详细分析了铜资源的世界分布特点,以历史数据为依据,分别从铜生产、消费和进出口等方面研究铜资源市场供需情况,以及受重大历史事件影响的铜资源市场变化特点和铜资源消费高峰的转移路线。着重分析了在中国经济高速发展以及工业化进程不断加速的情况下,中国铜资源市场的供需关系,研究了中国经济发展对世界铜行业的影响以及制约中国铜行业发展的瓶颈。

金属露天矿生产计划优化算法的改进

针对露天矿生产计划优化中使用锥体排除法产生地质最优开采体序列时,不考虑锥体之间重叠部分对相应锥体的平均品位影响的问题,提出了改进的锥体排除算法.该算法在锥体排除过程中,重新确定了锥体的空间搜索逻辑,同时重新计算锥体数组中受品位最低锥体影响的各锥体的平均品位并重新排序.把新算法产生的地质最优开采体序列作为状态变量建立动态排序模型,对所有可行的路径进行评价,得出NPV最大的路径作为最优开采方案.实例应用表明,在相同技术经济条件下,改进后的优化算法无论是生产能力稳定性还是最终净现值都明显优于原算法,其中NPV提高了10.5%.

矿山开采的生态成本

以生态足迹基本方法为基础,构建生态成本计算模型,并应用该模型以某露天矿和地下矿为例估算了2011～2020年的生态成本.研究结果表明,直接经济价值损失和能耗生态成本占矿山总生态成本的比例很大;露天矿山的生态成本远远高于地下矿山,露天矿山单位原矿的生态成本大约是地下矿山单位原矿的生态成本的两倍,主要是露天矿山的直接经济价值损失和复垦成本远远高于地下矿山.对矿山生态成本进行研究与核算,有利于矿山企业加强对生态成本的控制,促使企业更好地履行社会责任,使矿山企业自身的发展与社会的可持续发展结合起来.

露天矿生产规划要素整体优化方法及其应用

以剥采比最大境界为基础,使用锥体排除法,逐步排除满足增量大小且平均品位最低的部分,得到一系列地质最优境界和对应境界的地质最优开采体序列.使用动态规划法得到每个境界的生产计划,从中选出净现值最大的境界作为最优境界,该境界的最佳开采路径作为最优开采方案,实现露天矿境界同生产计划整体优化.对上述算法进行软件开发和实例应用.结果表明,成本及价格保持不变条件下,整体优化最佳规划方案的采剥量及NPV比最大盈利境界分别小42.4%和大17.0%;成本及价格分别上升2%和3.5%条件下,整体优化最佳规划方案的采剥量及NPV比最大盈利境界分别大55.0%和6.0%.

区域经济发展的碳足迹与碳承载力研究

基于生态足迹方法和指标,构建了反映区域经济发展的碳足迹、碳承载力及碳效率的数学模型,并将其用于沈阳市1991~2005年的经济发展研究.结果显示：沈阳市碳足迹总量在1998年后以15.2%的年增长率快速增加,超过同期的GDP平均增速（13.76%）;碳足迹总量中,化石能源消费的排放足迹占73%~86%.沈阳市的碳承载力在研究期相对稳定,导致碳超载情况严重,2005年的碳足迹是碳承载力的4倍.另外,碳效率在2000年后呈下降趋势,即单位经济产出的碳足迹呈上升趋势.可见2000年后经济的快速增长是以碳足迹的高速增加为代价的,这意味着向低碳经济转型面临严峻挑战.

考虑生态成本的露天煤矿生产计划优化

在给定的露天矿境界中做生产计划,就是确定每年采场的推进位置、采剥量。不同的生产计划,每年的采剥量和采场推进位置也就不同,造成每年采场、排土场的破坏面积以及每年的污染物排放量不同,从而引发不同程度的生态破坏。鉴于此,首先基于一个已知最优境界,使用锥体排除法产生一系列地质最优开采体并进行动态排序;然后采用动态规划法对某大型露天煤矿设计多个生产方案,同时根据矿山环境破坏的时空顺序,建立矿山生态足迹和生态成本计算模型,评估生产方案与环境压力之间的相互影响关系。研究表明,不同的生产设计方案对矿山生态冲击不同,且生态成本占矿山总净现值比例较大,同时生态成本对优化方案的选择产生影响。

露天矿最终境界的经济-生态一体化优化

基于规则块体品位模型和地表模型,使用锥体排除法产生地质最优境界序列和地质最优开采体序列.建立动态排序模型,对每个境界的地质最优开采体序列进行动态排序,使用动态规划方法以净现值最大为目标函数,找出最佳开采路径作为最优开采方案.根据每一个地质最优境界的最优生产计划选出净现值最大的境界作为最优境界,该境界的最佳开采路径作为最优生产计划,实现境界与生产计划同时优化.基于生态足迹理论构建矿山生态成本模型,结合各候选境界生产计划计算矿山生态成本,并纳入到露天矿境界中,使外生成本内生化,实现矿山项目评价和设计方案的"经济-生态一体化"优化.应用表明,生态成本对最终境界及矿山投资回报有重要影响.

露天煤矿生产计划优化

基于浮锥排除法原理以及柱状煤层模型,在已知境界中产生地质最优采场序列.建立动态排序模型,以净现值最大为目标函数,用动态规划方法找出最优开采路径作为最优开采方案,实现开采顺序、生产能力及开采寿命三大要素的同时优化.将上述方法应用于某露天煤矿得出,该矿山开采时间为39年,年生产能力为1 649万t,不考虑基建投资的生产净现值为339.98亿;同时给出了每年岩石及表土剥离量和具体的开采位置,为矿山生产决策者提供了有力手段.