缓倾斜中厚矿体采矿方法优选研究(2).pdf

第41卷第1期 2019年2月 甘肃冶金 GANSU METALLURGY Vol.41 No.l Feb.,2019 文章编号1672-4461201901-0001-03 缓倾斜中厚矿体采矿方法优选研究 苏成哲，刘吉祥，张国胜 兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃兰州730000 摘要基于缓倾斜中厚矿体的工程地质条件，初选了 3种采矿方法。分析和确定影响采矿方法的主要因素，利用 层次分析法求解各因素的权重向量，确定各因素的隶属矩阵,最后利用模糊综合评判进行采矿方法的量化计算，确 定盘区点柱式台阶全面采矿法是最佳方案。 关键词缓倾斜中厚矿体;层次分析法;隶属矩阵;模糊综合评判 中图分类号TD853 文献标识码A Study on the Mining Proposal Selection for Gently Inclined and Medium Thickness Mine SU Cheng-zhe, LIU Ji-xiang, ZHANG Guo-sheng Lanzhou Engineering 王立忠⑶利用遗传算法和神经网络结 合实际例子探讨采矿工程方法的优化问题等WF。 本文以甘肃某铅锌矿为背景，利用层次分析法求解 各因素的权重向量，采用有线性函数法和等级评定 法确定隶属度矩阵,最后运用模糊综合评判最优的 采矿方法。 2采矿方法的初选 甘肃某铅锌矿矿区内出露岩体主要为中泥盆统 安家岔组焦沟层上层，矿体顶板围岩主要为千枚岩 和灰岩，矿体走向总体上为近东西向，倾向向南缓倾 斜，倾角6。36。，矿体厚度213 m,主矿体东西长 4 345 m,南北宽度95-776 m。根据矿体赋存条件 和矿岩稳定性，针对该矿的中厚矿体初选了 3种采 矿方法⑴上向水平分层充填采矿法;⑵房柱嗣后充 填采矿法;⑶盘区点柱式台阶全面采矿法。各采矿 方法的技术经济指标和优缺点对比见表lo 蓝野监理蓝野监理 E-mailGSLYJL IANYE SUPERVISION Tel 0931-85654B6 2 甘肃冶金 第41卷 表1各采矿方法的技术经济指标和优缺点对比表 项目名称上向水平分层充填采矿法房柱嗣后充填采矿法盘区点柱式台阶全面采矿法 采场生能力/t/d200250600 采切比/ m/kt6.825.674.31 回收率/9291.587.2 采矿成本/元/t126.34137.490.26 机械化程度较好较差很好 工艺繁简程度中较差好 工作面安全性很好较好 中 通风条件中中较好 优点 1一步骤回采作业条件好1回采工艺简单 1. 生产管理简单 2. 生产能力大 3. 有利于控制矿石贫化 2.矿石回采率高2采充循环次数少，便于管理 缺点 1二步骤回采作业难度大 2.对一步骤充填要求高 1机械化程度低 2.损失贫化大 1.点柱永久损失 2对地压管理要求高 3.点柱留设要求高 2层次分析法确定权重向量 2.3判断矩阵 依据采矿方法影响因素重要程度量化表对各影 2.1采矿方法指标体系 根据甘肃某铅锌矿的矿体赋存条件和开采技术 条件，分析和确定影响采矿方法的主要因素有采场 生产法能力、采切比、回收率、采矿成本、机械化程 度、工艺繁简程度和工作面安全性、通风条件。 2.2影响因素重要程度量化 运用模糊数学理论，将影响采矿方法的各影响 因素按照重要程度进行量化⑷，量化表如表2所示。 表2釆矿方法影响因素重要程度的量化表 重要程度 标度 两因素一样重要 一个因素比另一因素稍微重要 2 一个因素比另一因素明显重要 3 一个因素比另一因素强烈重要 4 一个因素比另一因素绝对重要 5 响因素进行量化，由此构造判断矩阵X。 式中表示指标召对指标X」的重要程度值，且 满足 Xu 1 , Xijl/Xj” Xij l,2---,no 采用方根法计算它们的近似值,得到权重向量 F d,,d2,-,d„,其中 最后对向量F作归一化处理，得到相对权重向 量 W W,,W2,-,W„O 其中各因素的判断矩阵见表3。 2.4权重向量 根据建立的判断矩阵，运用权重计算方法得到 各影响因素的权重,并且对其进行归一化处理，各影 响因素的权重见表4。 因素i与j比较的判断为.则因素j与i比较的判断 为各数的倒数 表3各因素的判断矩阵 名称采场生产能力采切比回收率采矿成本机械化程度工艺繁简程度工作面安全性通风条件 采场生产能力 1.000.503.000.200.203.000.203.00 采切比2.001.002.003.030.204.003.033.00 回收率0.330.501.000.250.203.033.030.33 采矿成本5.000.334.00 1.000.204.004.000.50 机械化程度5.005.005.005.00 1.005.005.000.33 工艺繁简程度0.330.250.330.250.201.002.002.00 工作面安全性5.000.330.330.250.200.501.003.00 通风条件0.330.333.00 2.003.000.500.331.00 表4各影响因素的权重 名称 采场生产能力 采切比回收率采矿成本机械化程度工艺繁简程度工作面安全性通风条件 权重值 0.080.190.070.140.310.060.070.09 各影响因素的权重向量W表示如下 0.07 0.09] W [0.08 0.19 0.07 0.14 0.31 0.06 /X 蓝野监理蓝野监理 E-maikGSLYJL LANYE SUPERVISION Tel 0931-8565486 第1期苏成哲，等缓倾斜中厚矿体采矿方法优选研究3 3隶属度矩阵的确定 3.1隶属函数 采矿方法影响因素分为定量指标和非定量指 标。根据研究对象的不同，隶属函数的确定方法也 不同,在矿业工程中，确定隶属函数的方法有线性函 数法和等级评定法[“】。 ⑴定量指标的隶属度确定。 定量指标模糊概念的定量描述采用线性函数 法。定量指标分正指标和负指标，正指标是参数越 高越好，如生产能力和回收率。负指标是参数越小 越好，如采切比和采矿成本。 正指标计算公式如下 负指标计算公式如下 式中Yij-i采矿方法的j指标的隶属度；f jmaxT 采矿方法的j指标值;J各采矿方法j指标的最大 值。 ⑵非定量指标的隶属度确定。 非定量指标采用等级评定的方式进行赋值，评 定准则如图1所示。 a o i u 可可 _n __诙财 n r 0.3负 指标为米切比和米矿成本。 非定量指标中考虑的因素有机械化程度、工艺 繁简程度和工作面安全性、通风条件等。对这些因 素进行模糊定量化分析，然后进行隶属度的计算。 定量指标和非定量指标隶属度见表5O 表5定量指标和非定量指标隶属度 上向水平分层房柱嗣后盘区点柱式台阶 充填采矿法充填采矿法全面采矿法 采场生能力/t/d0.33330.41671.0000 采切比/ m/kt0.00000.16860.3680 回收率/ 1.00000.99460.9478 采矿成本/元/10.08050.00000.3431 机械化程度0.65000.45000.8500 工艺繁简程度0.55000.45000.7500 工作面安全性0.85000.65000.5500 通风条件0.55000.55000.6500 3.3隶属矩阵 定量指标和非定量指标隶属度矩阵R表示 如下。 R 二 0.3333 0.0000 1.0000 0.0805 0.6500 0.5500 0.8500 0.5500 0.4167 0.1686 0.9946 0.0000 0.4500 0.4500 0.6500 0.5500 1.0000 0.3680 0.9478 0.3431 0.8500 0.7500 0.5500 0.6500 4模糊综合评判优选采矿方法 根据模糊数学分析原理,进行各采矿方法的最 终定量化计算，以计算选择率高的方案为最终选择 方案。选择率A的计算如下。 A W R [0.4464 0.3912 0.6622] 将选择率进行归一化处理，得到各采矿方法的 归一化选择率，见表6。 表6各采矿方法的归一化选择率表 采矿方法 上向水平分层 充填采矿法 房柱嗣后 充填采矿法 盘区点柱式台阶 全面采矿法 选择率0.29760.26080.4415 由表6可知，采矿方法的选择排序为盘区点柱 式台阶全面采矿法〉上向水平分层充填采矿法〉房 柱嗣后充填釆矿法。模糊综合评判表明盘区点柱式 台阶全面采矿法是最佳方案。 5结语 1 根据矿体赋存条件和开采技术条件，分析和 确定影响采矿方法的主要考虑的因素，运用层次分 析法将各影响因素进行量化，得到各因素的判断矩 阵和权重向量。 2 采用线性函数法确定定量指标隶属度，采用 等级评定确定非定量指标隶属度，从而确定隶属度 矩阵R。 3 运用模糊综合评判进行采矿方法选择的最终 量化计算,将计算结果进行归一化处理，确定盘区点 柱式台阶全面采矿法是最佳方案。 参考文献 [1]陈庆华，潘长良，杨殿.矿业有限开采方案优选决策 方法及其应用[J].湖南有色金属,1996 0210-14. 下转第7页 燕野监理燕野监理 E-mailGSLYJL12214-214. [4] 杨仁华，陈玉明，罗红萍.基于变权法的采矿方法模糊 综合评判选优[J].金属矿山,2010 11 47-50. [5] 雷大星，王广丽，张耀平，等.基于模糊综合评判的采 矿方法优选[J].化工矿物与加工,2017 0152-55. [6] 史太禄，任凤玉，李文增，等.模糊数学在采矿方法优 选中的应用[J].金属矿山，2007 1129-31. [7] 王新民，赵彬，张钦礼.基于层次分析和模糊数学的 采矿方法选择[J].中南大学学报自然科学版,2008,39 05 875-880. [8] 李文秀.Fuzzy理论在采矿及岩土工程中的应用[M]. 北京冶金工业出版社，199 收稿日期2018-06-12 作者简介苏成哲1985-,男，江西萍乡人，硕士，工程师。主要从 事矿山开采工程设计咨询和技术研究工作。 菇野监理 E-mailGSLYJL LANYE SUPERVISION Tel 0931-8565486