SUPERVISOR
Raheb Bagherpour,Seyedhadi Hoseinie
راحب باقرپور (استاد راهنما) سید هادی حسینی (استاد مشاور)
STUDENT
Ali Dabbagh
علی دباغ
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
TITLE
The Relationship between Loading and Haulage Systems in Open Pit Mines and Optimizing the Allocation and Dispatching System in the Transport Fleet
One of the important points in estimating the amount of production in a mine is to determine the degree of dependence of the devices on each other. In the open-pit mine, after drilling and blasting, the crushed rock is loaded by loader to the haulage devices. The amount of rock that a loader can deliver to a haulage in a time unit depends on the capacity of the machines, the number of them and the cycle’s times. So it can be important to get a relationship between the loaders and haulages. In the open-pit mine traort fleet, the match factor between loading and haulage machines is defined. This factor indicates the degree of affinity of devices to each other. In this report, the match factor is first introduced, and to improve the match factor, a new parameter called the detailed match factor is presented. For validation, the detailed match factor, three mines were selected for case study. In the first case study two mines (Korkora and Shahrak iron mines) supply a processing plant. Using the detailed match factor, it can be seen that event of a decrease in production, the displacement of one or two trucks between the mines increases the part of production and partly compensates for the lack of production. In the second case study (Baghak and Dardvey iron mine), first, using the detailed match factor, the problem of allocation trucks to shovels was investigated and it was shown that five trucks could be withdrawn from the production line to standby mode contract. In addition, it has been shown that by using the detailed match factor in the queue theory, it is possible to optimally dispatch the trucks between the shovels. Also for controlling the production and grade, relations are developed based on the detailed match factor. Another optimization method in the truck dispatching system is the Ant Colony Algorithm. In the third case study (Choghart iron mine) after extracted of field mining, the dispatching system in the traort fleet was simulated by two methods of the detailed match factor and Ant Colony Algorithm. After solving the problem, the detailed match factor of 10% and the Ant Colony Algorithm increased 1% of the production. Finally, it can be concluded that the detailed match factor is a powerful tool for optimizing the dispatching system and allocation trucks in the fleet of open-pit mines. Due to the heterogeneity of the traort fleet in the Choghart iron mine, exactly mathematical methods do not have the ability to allocate trucks to loading machines. Therefor it is better to use innovative methods for the trucks allocation of this mine. In this research, the applicability of the Imperialist Competitive Algorithm with the aim of increasing production in a heterogeneous environment of the number of trucks assigned to each loading device was investigated. Then, to determine the amount of production, according to the distribution functions related to the cycle time, the traortation fleet simulation and the problem was solved. Ore production in the simulated model increased by 4.4% and the waste increased by 4.1%. In this optimization, a better control was also made on the amount of iron ore production that contained an intrusive element of phosphorus. Key Words: Open-pit mine, Traortation, Queuing Theory, Ant Colony Algorithm, Detailed Match Factor, Allocation, Dispatching, Imperialist Competitive Algorithm
از نکات مهم در برآورد میزان تولید در معدن تعیین میزان وابستگی دستگاهها به یکدیگر است. در معدن روباز پس از چالزنی و آتشباری، سنگ خرد شده توسط بارکننده بار شده و به باربر تحویل داده میشود. میزان سنگی که بارکننده در واحد زمان میتواند به باربر تحویل دهد، به ظرفیت دستگاهها، تعداد آنها و زمانهای سیکل وابسته است. بنابراین بهدست آوردن ارتباط بین بارکنندهها و باربرها میتواند حائز اهمیت باشد. در ناوگان ترابری معادن روباز ضریب تطبیق بین دستگاههای بارگیری و باربری تعریف شده است. این ضریب میزان وابستگی دستگاهها را نسبت به یکدیگر نشان میدهد. در این گزارش ابتدا ضریب تطبیق معرفی میشود و برای بهبود ضریب تطبیق، پارامتر جدیدی به نام ضریب تطبیق جزئی ارائه میگردد. جهت اعتبار سنجی ضریب تطبیق جزئی سه معدن برای مطالعه موردی انتخاب شد. در مطالعه موردی اول، دو معدن (معادن سنگ آهن شهرک و کرکرا) نیاز یک کارخانه فراوری را تامین میکنند. با استفاده از ضریب تطبیق جزئی میتوان دریافت که درصورت کاهش تولید، با جابهجائی یک تا دو کامیون بین معادن بخشی از تولید را افزایش داده و تا حدودی کمبود تولید را جبران نمود. در مطالعه موردی دوم (معدن سنگ آهن باغک و دردوی) ابتدا با استفاده از ضریب تطبیق جزئی مسئله اختصاص کامیون به شاول مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که میتوان پنج دستگاه کامیون را از خط تولید خارج و به حالت آماده بهکار قرار داد. علاوه بر آن نشان داده شد که با استفاده از ضریب تطبیق جزئی در نظریه صف میتوان به توزیع بهینه کامیونها بین شاولها پرداخت. همچنین برای کنترل تولید و عیار روابطی بر اساس ضریب تطبیق جزئی ارائه شدهاند. یکی دیگر از روشهای بهینهسازی در سیستم توزیع کامیون در معدن آلگوریتم کلونی مورچگان است. در مطالعه موردی سوم (معدن سنگ آهن چغارت) پس از برداشتهای میدانی از معدن، سیستم توزیع در ناوگان ترابری با دو روش ضریب تطبیق جزئی و آلگوریتم کلونی مورچگان شبیهسازی شدند. پس از حل مسئله، ضریب تطبیق جزئی 10% و آلگوریتم کلونی مورچگان 1% میزان تولید را افزایش دادند. در نهایت میتوان نتیجه گرفت که ضریب تطبیق جزئی ابزاری قدرتمند برای بهینه سازی سیستم توزیع و اختصاص کامیون در ناوگان ترابری در معادن روباز است. با توجه به ناهمگن بودن ناوگان ترابری در معدن سنگ آهن چغارت روشهای دقیق ریاضی توانائی لازم برای اختصاص کامیون به دستگاههای بارگیری را ندارند. از این رو برای مسئله اختصاص در این معدن بهتر است از روشهای ابتکاری بهره جست. در این پژوهش قابلیت استفاده از آلگوریتم رقابت استعماری با هدف افزایش تولید در یک محیط ناهمگن تعداد کامیون اختصاص داده شده به هر دستگاه بارگیری بررسی شد. پس از آن برای تعیین میزان تولید با توجه به توابع توزیع مربوط به زمانهای سیکل، ناوگان ترابری شبیهسازی و مسئله حل شد. تولید ماده معدنی در مدل شبیهسازی شده 4/4% و باطله 1/4% افزایش داشت. همچنین در این بهینهسازی کنترل بهتری بر روی میزان تولید سنگ آهنی که حاوی عنصر مزاحم فسفر بود انجام گردید. واژگان کلیدی: معدن روباز، ترابری، نظریه صف، نظریه کلونی مورچگان، ضریب تطبیق جزئی، اختصاص و توزیع، آلگوریتم رقابت استعماری