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Optimization of Underground Stope with Network Flow Method

Xiaoyu Bai

PhD thesis (2013)

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Cite this document: Bai, X. (2013). Optimization of Underground Stope with Network Flow Method (PhD thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/1168/
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Abstract

RÉSUMÉ La these presente une serie d'algorithmes originaux visant a optimiser la geometrie de chantiers souterrains en 3D, typiquement pour la methode d'abattage par sous-niveaux (ou methode des longs trous). Les algorithmes proposes s'inspirent des methodes ecaces d'op- timisation ayant ete developpees pour les mines a ciel ouvert. La cle de l'adaptation de cette methode pour la methode des longs trous est de reconnaître que la cheminee verticale (ou monterie), servant a initier un chantier, joue un rôle similaire a la surface dans les mines a ciel ouvert. Un systeme de coordonnees cylindriques est deni autour de la monterie. Les va- leurs economiques des blocs dans ce systeme sont determinees a partir des donnees en forage. Les angles limites pour le toit et le plancher sont contrôles par les liens entre les blocs en coupe verticale. La longueur de chantier est contrôle dans le plan horizontal, a l'aide de deux parametres : 1) R, la distance horizontale maximale entre un bloc et la cheminee et 2) yR, la largeur minimale de l'enveloppe creee pour exploiter le bloc se trouvant a cette distance maximale. La hauteur du chantier est determinee par l'extension de la monterie, laquelle limite aussi les liens dans le plan vertical. L'ensemble des liens et des blocs constitue un reseau. Le reseau est complete par deux noeuds ctifs, la source et le puits. En maximisant le flux partant de la source vers le puits, on identie le chantier optimal. Le chantier obtenu est optimal cependant conditionnellement a la monterie etudiee (localisation et extension), la discretisation adoptee et les liens representant les contraintes de pentes. Le probleme revient alors a determiner les parametres de la monterie qui maximisent le profit. Pour ce faire, on utilise une methode de type genetique permettant d'explorer des solutions variees et surtout de s'echapper d'optimums locaux. La methode est appliquee sur plusieurs gisements et les resultats sont compares a ceux de la methode du chantier flottant ("floating stope"). La me- thode proposee demontre sa superiorite sur ces exemples.----------ABSTRACT The dissertation presents a series of algorithms to optimize the underground stope geome- try in 3D, typically for sublevel stoping method or longhole stoping. The proposed algorithms are based on network ow method, an eective technique applied in open pit optimization. The key to adapt this method to underground mining is to recognize that the vertical raise to initiate a stope plays a similar role to the surface in open pit mining. Accordingly, a cylin- drical coordinate system starting from the raise is introduced to redene a ore block model. This facilitate the manipulation of geometric constraints. The slope limits of hanging wall and footwall are controlled by the links between the blocks in vertical section. The width of stope is controlled in horizontal plane, by dening two parameters: 1) R, the maximum dis- tance to mine a block from raise, and 2) yR, the minimum width of envelope created to mine the farthest block. The height of stope is dened by the raise extension which limits the links in the vertical section. The blocks and links constitute a network ow graph. Solving the graph with ecient maximum ow method yields an optimal stope conditional to the spec- ied raise. This is the core of proposed methods, an optimal stope generator for given raise parameters. With the stope generator, the global optimization of raise parameters produces a global optimal stope. The algorithm using a single raise is suitable for the relatively small sub-vertical ore bodies. It is shown to provide better results than oating stope algorithm in several scenarios tested.

Open Access document in PolyPublie
Department: Département des génies civil, géologique et des mines
Dissertation/thesis director: Denis Marcotte and Richard Simon
Date Deposited: 23 Oct 2013 11:43
Last Modified: 24 Oct 2018 16:11
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/1168/

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