A new method to improve operating performance for underground hard rock mining - with new scheduling, controlling and forecasting techniques

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Song, Zhen
dc.date.accessioned 2015-09-28T09:01:32Z
dc.date.available 2015-09-28T09:01:32Z
dc.date.issued 2015
dc.identifier.isbn 978-952-60-6394-2 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-6393-5 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/17888
dc.description.abstract In underground mining, there are missing links among mine planning, mining machines and mineral processing. They have significantly affected the overall performance of the entire mining process. There have been quite few studies aiming to improve the mining process of underground mines. In underground mines, mobile mining equipment is mostly scheduled instinctively, without theoretical support for these decisions. Furthermore, in case of unexpected events, it is hard for miners to rapidly find solutions to reschedule and to adapt the changes. Furthermore, the underground mining process is constrained by the geometry and geology of the mine. The various mining operations are normally performed in series at each working face. The delay of a single operation will delay the starting time for the next process and the completion time of the entire process. Moreover, safety stock of mining production is kept to prevent stock-out, due to the existence of high uncertainty in mining operations and various unforeseen geological conditions. Any shortage of ore supply from its mine would cause the insufficient utilization of the mill and financial loss. Mining production has its own features, which require a tailor-made strategy of safety stock. This dissertation has reviewed a wide range of the optimization techniques used in mine planning and scheduling, as well as analyzed other techniques which are used to solve the problems jointly. A technical package of decision support instrument is proposed and described to address the above issues. The software structure, input/output, and related algorithms of scheduling are presented. It also presents a new approach to the process control for underground mining. Additionally, a real options technique was developed to determine the safety stock of mining production. The proposed methods were tested by using real data of the Kittilä mine located in Finland. The result suggests that the proposed methods can improve the working efficiency and reduce the working time of the underground mining. It shows the critical operations can be detected and the completion time can be estimated more accurately. It also shows that the real options approach can provide miners with a more accurate and reasonable result, and also give a useful indicator for a mine's future production planning. en
dc.description.abstract Maanalaisessa kaivostoiminnassa esiintyy puutteita suunnittelun, tuotannon sekä rikastuksen välillä. Nämä puutteet vaikuttavat merkittävästi kaivostoiminnan kokonaisvaltaiseen suorituskykyyn. Tutkimuksia maanalaisen kaivoksen suorituskyvyn parantamiseksi on kuitenkin julkaistu vain vähän. Maanalaisissa kaivoksissa tuotantokalusto aikataulutetaan usein vaistonomaisesti, ilman teoreettista tukea päätöksille. Tämän lisäksi kaivoksissa sattuvien odottamattomien tapahtumien takia, työnjohtajien on vaikea löytää tehokkaita ratkaisuja nopeasti, uuden optimaalisen aikataulun luomiseksi. Maanalaisen kaivoksen tuotantoa rajoittaa kaivoksen rakenne ja geologia. Maanalaisen kaivoksen eri operaatiot pyritään tavallisesti toteuttamaan sarjassa peräkohtaisesti. Tämän seurauksena yhdenkin operaation pitkittyminen viivästyttää seuraavan operaation alkua ja tämä edelleen koko prosessin valmistumisaikaa. Kaivostoiminnassa malmia varastoidaan maanpäälle varmuusvarastoihin. Tämä takaa rikastamon tarvitseman jatkuvan syötteen ja suojaa tuotantoketjua seisakeilta. Varmuusvarastojen tarve selittyy louhinnan korkeasta epävarmuudesta, sekä ennalta arvaamattomista geologisista olosuhteista. Mahdolliset vajeet malmintuotannossa heikentävät rikastamon tehokkuutta tai jopa pysäyttävät tuotannon. Kaivoksen epäsäännöllinen malmintuotanto voi siten johtaa merkittäviin taloudellisiin tappioihin. Kaivostoiminnalla on piirteitä, jotka vaativat siihen tarkoitukseen räätälöidyn ratkaisun varmuusvarastojen määrittämiseksi.Tässä väitöskirjassa on tutkittu monia kaivos-suunnittelussa ja aikataulutuksessa käytettyjä optimointimenetelmiä. Yllämainittuja ongelmia varten esitellään tekninen ratkaisu auttamaan päätöksenteossa ohjelmiston avulla. Ohjelmiston rakenne ja ohjelmiston käyttämät algoritmit esitellään. Tämä tutkimus esittelee myös uuden lähestymistavan maanalaisen kaivoksen tuotannonohjaukseen. Tämän lisäksi, reaalioptio-menetelmä kehitettiin määrittämään vaadittu malmin varmuusvarastotaso. Esitellyt menetelmät on koestettu käyttäen Kittilän kaivokselta saatuja todellisia parametreja. Tulokset osoittavat, että ehdotetut menetelmät parantavat merkittävästi työtehokkuutta ja samalla minimoivat käytetyn työajan maanalaisissa prosesseissa. Menetelmien avulla pystytään havaitsemaan kriittiset operaatiot sekä arvioimaan operaatioiden valmistumisaika tarkemmin. Tulokset osoittavat myös, että reaalioptio-menetelmä tarjoaa työnjohtajille tarkemman ja perustellun ratkaisun. Tämä toimii myös hyvänä mittarina kaivoksen tulevaisuuden tuotantosuunnittelulle. fi
dc.format.extent 60 + app. 62
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 141/2015
dc.relation.haspart [Publication 1]: Song, Zhen; Rinne, Mikael; van Wageningen, André. 2013. A review of realtime optimization in underground mining production. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, volume 113, pages 889-897.
dc.relation.haspart [Publication 2]: Song, Zhen; Sturgul, John; Rinne, Mikael. 2013. An approach to schedule mobile machines for underground mining operations. Proceedings of Applications of Computers and Operations Research in Mineral Industry, 36th APCOM, Porto Alegre, Brazil, November 4-8, 2013, pages 33-41.
dc.relation.haspart [Publication 3]: Song, Zhen; Schunnesson, Håkan; Rinne, Mikael; Sturgul, John. 2015. Intelligent Scheduling for Underground Mobile Mining Equipment. PLoS ONE 10(6): e0131003. DOI: 10.1371/journal.pone.0131003
dc.relation.haspart [Publication 4]: Song, Zhen; Schunnesson, Håkan; Rinne, Mikael; Sturgul, John. 2015. An Approach to Realizing Process Control for Underground Mining Operations of Mobile Machines. PLoS ONE 10(6): e0129572. DOI: 10.1371/journal.pone.0129572
dc.relation.haspart [Publication 5]: Song, Zhen. A real options technique to determine safety stock for mining production. Accepted for publication in the Proceedings of Mine Planning and Equipment Selection (MPES) in the year 2015. (In Press)
dc.subject.other Civil engineering en
dc.subject.other Geoinformatics en
dc.title A new method to improve operating performance for underground hard rock mining - with new scheduling, controlling and forecasting techniques en
dc.title Uusi menetelmä maanalaisen kaivoksen tuotannon tehostamiseksi fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Engineering en
dc.contributor.department Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Civil and Environmental Engineering en
dc.subject.keyword underground mining en
dc.subject.keyword equipment scheduling en
dc.subject.keyword production control en
dc.subject.keyword safety stock en
dc.subject.keyword maanalainen kaivos fi
dc.subject.keyword laitteiston aikataulutus fi
dc.subject.keyword tuotannonohjaus fi
dc.subject.keyword varmuusvarasto fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-6394-2
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Rinne, Mikael, Associate Prof., Aalto University, Department of Civil and Environmental Engineering, Finland
dc.opn Valgma, Ingo, Prof., Tallinn University of Technology, Estonia
dc.rev Parida, Aditya, Prof., Luleå University of Technology, Sweden
dc.rev Nieto, Antonio, Associate Prof., Pennsylvania State University, USA
dc.date.defence 2015-10-09


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account