相对于井工开采,露天矿具有产量大、回采率高、全员效率高等特点,但因其多采用“电铲-卡车”间断式开采,且电铲、卡车都是专业的超大型设备,所以设备投资大、油耗较高。在保证设备利用率和产能的同时,如何有效地节能降耗,成为露天开采中迫切需要解决的问题。通常从矿山开发规划、装运设备、生产计划和物流作业管理的改进三个层面进行节能降耗。本文分别从露天矿路网优化和卡车物流调度两个层面,改进矿山的生产物流过程。其研究有助于露天开采中缩短平均运距、提高卡车有效使用率,实现节能降耗。中间桥是在露天矿的两帮中间利用排土堆积成一条通路。与端帮运输相比,中间桥节省卡车运距,在一定条件下合理采用中间桥运输,可以节省总的开采成本。卡车运输是“电铲-卡车”间断式露天开采中燃油消耗的主要环节。合理的卡车调度分派、装卸位置匹配及运输路径安排可以减少卡车等待时间、缩短运输距离,在保障产能的同时节能降耗。围绕露天矿中间桥运输系统和卡车调度,进行如下研究:1)针对复杂地质条件下的大型露天矿,研究中间桥运输系统的适用性。传统上,中间桥运输系统的应用多局限于近水平地层的间断式开采工艺。本文就矿坑遭遇背斜及断层等复杂地质条件下中间桥运输系统的适用性进行分析,以搭桥内排运费不大于双环内排运费建立优化不等式,并给出相应的服务水平优化决策模型。以具有背斜及断层等复杂地质条件的某露天矿为例,论证中间桥运输系统的适用性,还对中间桥搭设水平、服务水平等关键问题进行优化决策,应用中取得一定经济效益。2)以露天矿“电铲-卡车”生产系统的生产计划与调度实际为背景,研究其中的卡车调度问题。针对矿山的实际运输车辆和道路条件及效益要求,在考虑开采优先顺序的情况下,以总的运输价值为优化目标,建立问题的整数规划模型。通过分析问题和模型的特征,提出有效不等式和问题的性质,引入问题上界。利用问题的性质和上界,设计一种启发式算法和改进策略对问题进行求解。数据实验证明,所提出的算法能够有效求解问题,计算时间不超过5秒,平均求解间隙为4.46%。3)针对露天煤矿煤质配比的要求,以某露天煤矿的生产计划与调度实际为背景,研究考虑卸煤点煤质配比的卡车调度问题。针对问题的新特征,建立整数规划模型以描述问题,提出有效不等式,引入松弛整数规划模型。基于此松弛整数规划模型的求解结果,求出问题的上界,并提出固定配车和补充配车相结合的优化方法。还针对卡车调度中的一些特殊的条件和要求,通过新的约束不等式,对算法进行了修正。通过实际算例进行数据实验,表明算法能在可接受的时间内求出问题的近优解,平均求解间隙为4.32%。