模糊理论在中厚缓倾斜矿体优选采矿方法中的应用.pdf

I S S N 1 6 7 1 一 2 9 0 0 C N 4 3一1 3 4 7 / T D 采矿技术第6 卷第 M i n i n g T e c h n o l o g y ， V o l . 6 , 期 No . 2 0 0 6 J u n 年6月 . 2 0 0 6 模糊理论在 中厚缓倾斜矿体优选采矿方法 中的应用 陈发 1 . 贵州开磷 集团 矿业总公司 吉 ‘ ， 赵国 彦 2 ， 简万国 ’ ， 姚复 举‘ 贵州 开阳县 0 0 0 0 0 0 ; 2 . 中南工业大学， 湖南 长沙 4 1 0 0 8 3 摘要 缓倾抖中厚矿体的采矿方法问 题是长期困扰贵州开磷集团极乐矿段开采的首要 问 题， 也是目 前公认的世界性采矿难题， 在我国没有现成的经验可以借鉴。文章应用矿山 开采的相关理论与方法， 结合长期的生产实践与现场经验， 对缓倾抖中 厚磷矿体采矿方法 进行研究。在贵州开 磷集团 极乐 矿段采矿方法优选中， 首次运用模糊数学的理论与方法 对缓倾抖中厚磷矿体采矿方法进行优选， 优选出极乐矿段开采的合理的采矿方法， 成果具 有很好的实用价值， 直接被极乐 矿段的开采使用， 对极乐 矿段的安全、 高效、 经济开采具有 重要价值和指导意义。 关键词 模糊数学， 缓倾抖矿体， 采矿方法， 优选， 应用 贵州开磷集团矿业总公司极乐矿矿体中厚、 倾 角缓、 构造多、 节理发育。该矿床是国内 外公认开采 难度较大的矿床。选择合适的采矿方法， 保证安全 高效开采是矿山要解决的主要技术问题之一。 1 地质条件 1 矿层 Z , P 。该矿层主要为致密块状、 粒 状、 细晶条带状磷块岩， 矿体呈稳定层状产出， 结构 单 一， 矿 石性脆， 倾角为5 “ 一 1 5 0 ， 厚度3 - 4 m 0 2 顶板。 直接顶板 Z b d 3 又称“ 假顶” ， 岩性 复杂多变， 极不稳固， 厚度为0 一 9 m ， 一般为1 一 4 M , f 1 一 4 。间接顶板 Z b d n 为灯影组岩层的 第 一段， 俗称“ 老顶” ， 为灰白、 灰色厚层细晶白云岩， 厚度为3 0 一 3 5 m , 稳固， f 8 一 1 0 0 3 底 板 Z b d 。 矿 层直 接 底板为 黄 灰 色 薄 至 中 厚层含磷砂质白云岩， 厚度0 . 1 9 一 2 . 5 3 m ， 一般 为0 . 8 m左右， 中等稳固。 以 上， 顶 板 暴 露面 积 大 于2 0 0 一 夕 叩‘ 扩， 矿 体 倾 角 e k e k, ; 2 若e k k e k t ， 有e lk e k , ; 3 若e k k e h , 0 . 5 ， 有e lk e ,, 0 . 5 , h 1 , 2 ， ⋯, mo 推论 1 排序一致性标度矩阵E各行和数由大 到小的排列， 给出目 标集关于重要性的排序， 矩阵E 中 标度等于0 . 5 的两个目 标， 其对应行的和数相等， 排序相同。 定义3 设目 标集就重要性按推论1 所给的排序 作二元比较， 若二元比较矩阵 ylz知 、、产 卜兮 月 廿产.、、 一- ，........lsel 风瓜...几 i 1 , 2 ， ⋯, m,j二1 , 2 ， ⋯. n o 目 标 相对 优属 度 公式 越大 越优指 标用 公式r ; y ; / m a x y y 进 行 规 格 化;、对越小 越优指 标用 公 式， M i n y 4 饥进 行 规 格 化， 得 到目 标 相 对 优 属 度矩阵 .8 12 几 凡凡︸凡 卜 一一 yln八...玩 yllyzl︸翔 -一 Y 4 儿 2 满 足 条 件 0 . 4 ‘ 1 , 6 4 几 1 ,R y 0 . 5 i 1 0 矩阵月 为 关于 重要性的 有 序二元比 较矩阵，18 4 为目 标L 对J 关于重要性作二元比 较时， 目 标i 对于i 的 重 要 性 模 糊 标度;凡为目 标i 对于i 的 重 要 性 模 糊 标度。 一- rlnrzn...锰 rlz伙...锰 rllrzl...瑞 户...1.........L 一- R 2 相对二元比 较法。设系统有待进行重要性 比 较的目 标集 p二I p l p 2 r . . . l p . E o p ‘ 为 第i 个目 标， ￡ 1 , 2 , } } } , m ; m为目 标总数。 尽 夕4 i o i , a 1 ,2 , .. . , m ， 表 示 目 标 的 相 对重要性， 根据排序， 可查语气算子与定量标度相对 隶属度关系表 见表2 得到指标隶属度。 表2 语气算子与定It标度相对隶属度关系 定量标度 定量标度 同样稍稍 * t 0. 6」 HA 垦 0. 7 0 显著 相对隶属度 0 . 6 2 5 0 . 6 6 7 0 . 6 0 0 . 5 3 8 0 0 . 4 8 1 0 . 7 2 5 . 4 2 9 。 3 7 9 十分 0 . 8 0 0 . 8 2 5 0 . 2 5 0 . 2 1 2 非常 0 . 8 5 0 . 8 7 5 0 . 1 7 6 0 . 1 4 3 极其极端 0 . 9 0 0 . 9 5 0 . 9 2 5 0 . 9 7 5 0 . 1 1 1 0 . 0 5 3 0 . 0 8 1 0 . 0 2 6 无可比拟 陈发吉， 等 模糊理论在中厚缓倾抖矿体优选采矿方法中的应用 1 6 5 8 。 运用相对二元比较法得到指标的权重矩阵为 勺 1000100. 3 . 2 模糊理论最优方案的确定0 . 采矿方法隶属度矩阵按采矿方法选择原则， 选 择6 个定量指标， 4 个定性指标进行优选。 采矿方法 选择有关定量指标见表3 ， 得特征向量矩阵为 0 . 5 3 5 00 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 00，.通 1252020 608129.5 r..1...L 一一 Y t - a 表3 1 0 0 8 1 1 0 2 5 . 5 5 . 5 5 0 0 . 5 0 . 5 0 0 0 0 0 . 5 0 0 0 . 5 采矿方法定t指标选取 采矿方法名称 生产能力 采切比 t / d m / k t 根据以上可得方案优属度向量 9.55.520 全面采矿法 锚杆护顶房柱采矿法 房柱采矿法 6 0 1 0 0 8 3 5 0 8 1 2 1 1 0 2 5 . 5 1 2 5 2 0 运用公式 2 . 3 规格化上面矩阵得 0 . 0 7 0 . 4 7 A . A ， G 0 . 4 8 6 7 , 0 . 9 6 0 7 , 0 . 5 6 8 6 8 即优泪顷 序为 锚杆护顶房柱采矿法; 房柱采矿 法; 全面采矿法。 根据极乐矿段的地质情况， 从几个方面对极乐 矿段开采方法进行了详细的研究， 对使用条件、 特点 等多方面进行了深人的比较分析， 运用模糊理论进 行采矿方法的优选， 最终确定出极乐矿段的采矿方 法为 锚杆护顶房柱采矿方法。 3506628 0.0.00. ︸‘UQ卜 0115 00 尸..一L 一一 4 工 R 非定量指标隶属度的确定。 对安全程度， 根据4 现场和方案特点， 得特征向量矩阵 结束语 贵州开磷集团矿业总公司， 运用模糊数学的理 0 . 5 0 . 5 6 论对缓倾斜中厚磷矿体采矿方法进行优选， 成果具 有很好的实用价值， 优选出的极乐矿段采矿方法， 对 极乐矿段的安全、 高效、 经济开采具有重要价值和指 导意义。 参考文献 、./、、产、.产 勺白111.二 碑‘、了.、才‘、 -、︶ .j.且j.且 0 户lesesesesesL 一- 气 e [l][z][a][’][s][6] 由表2得安全性的相对优属度向量为R S 0 . 3 3 3 , 1 , 1 。 同理， 劳动生产率 R 6 0 . 5 3 8 , 1 , 0 . 5 3 8 ， 采矿工艺难易程度 R , 0 . 5 3 8 , 1 , 0 . 5 3 8 。 综合以上， 得到综合隶属度矩阵 0 . 0 6 1 1 0 . 5 8 0 . 3 3 3 0 . 5 3 8 0 . 5 3 8 0 . 0 7 0 . 4 7 0 . 3 5 0 . 0 6 0 . 6 0 . 2 8 1 0 . 5 3 8 0 . 5 3 8 7 reseses......eseses... 一一 R 权重向量w 0 . 8 1 8 , 0 . 5 3 8 , 0 . 3 3 3 , 0 . 3 3 3 ， 对 其 归 一 化 得 权 重 。 二 张利君. 大庄子金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法试验[ J ] . 矿业 研究与开发， 2 0 0 2 , 2 2 6 1 0 - 1 2 . 黄胜生. 国内 外缓倾斜中 厚矿体采矿方法现状〔 J l . 矿业研究 与开发， 2 0 0 1 , 2 1 4 2 1 一 2 4 . 周卓慧， 赵国 彦， 吴桂香， 等. 采矿方案的模糊优选[ J l . 采矿 技术， 2 0 0 5 , 5 4 . 黄德铺， 胡运权， 陈孝华， 等. 基于模糊推理和神经网络的采矿 方 法 智 能 决 策 系 统 〔 J ] . 有 色 金 属 , 2 0 0 2 , 5 4 2 1 0 4 一 1 0 7 . 曹庆林. 用神经网络系统原理选择采矿方法〔 J l . 矿业研究与 开发， 1 9 9 4 , 1 4 2 1 5 一 1 7 . 周 科平. 地下金属矿山 采矿方法的智能选择[ J ] . 中国有色金 属学报， 1 9 9 8 , 8 2 6 7 3 一 6 7 6 . 0 , 0 . 3 3 3 , 0 . 6 6 7 0 . 2 0 3 4 , 0 . 1 3 3 8, 0 . 0 8 2 8 , 0 . 0 8 2 8 , 0 . 2 4 8 6 , 0 . 0 8 2 8 ， [ 7 l古德生， 周科平. 信息扩散原理及神经网络在采矿方法选择中 的 应用〔 J ] . 系 统工 程, 2 0 0 2 , 9 4 8 2 一 8 6 . 收稿日 期 2 0 0 5 - 0 5 - 2 4