采矿方法设计方案的评价与选择.pdf

～ 『 8 第 1 7 卷1 9 9 6 年 第 6 期 黄金 l 5 采矿方法设计方案的评价与选择 釜 I 置插曼] 8 。 北京科技大学 A I 捕 赛 l 本 文 舟 绍 了 一 种 用 于 采 矿 方 法 设 计 方 案 评 价 与 选 捧 的 方 法 双 基 点法．诫种方法给出了评价方法及步骤， 并对实例进行了评价 。 美■调采矿设计双基点法评价 一 i ‘ I 一； l 前言 叱 面 吲 3 采矿工程师在进行一项工程设计时， 遇 到 的一个首要 同题就是对众多的方案进行 比 较， 从中选出最佳者。 然而由于被比较方案常 常具有多项性能指标， 因此其总体的优劣往 往难 以决断 为此 ， 本文提 出了一种用 于采 矿 方法设计方案评价与选择的方法双基点 法 ． ． 该法具有简单易行等优点， 下面作一简 介 ． 2 评价方法步骤 设有 n个被比较方案． 每个方案有 m项 性能指糖 } ， 评价工作按以下步骤进行． 第一步 ， 构造属性矩阵 ． 设 j 1 ， 2 ， ⋯， _ 为被 比较方案． i 1 ， 2 ． ． ， m 代表 各方案的性能指标。将每个被评价对象的各 个属性值 性能指标值 捧列成如下属性矩阵 设各元素均非负 t t⋯ l ‘ 。⋯ l 1 ⋯ 【 a ． 1 ⋯五 ． _ j 式 中 如为第 j 个被比较方案的第 项性 能指标． 第二步 ， 对属性矩阵进行规格化。 将上述 矩阵 规格化 为规格化属 性矩阵 ， A 的元 素 H 计算式如下 fir 蒜 ㈣ H 面 硫 ‘∈ J 改蒋 日期 | l B 口 6 一 O 2 1 j ㈤ 面 广’ ∈， ’ d 式 中 ／ 1 --为收益性指标或属性 如产量、 利润等 下标的集合} ， z 为损失性指标或属性 如费用、 成本等 下标的集合I ． ， a 为越接近某一固定值 r i 越好的 指标或属性的下标集合。 第三步 t 将规格化属性矩阵 加权。设 权向量为 t ‘ ． 饥， ， ‰ ， 则加权后的规 格化矩 阵 为 r “。 。⋯ “、 A 一”l 5 。⋯ 式 中 s o l “ ． 第四步 ， 求理想点 及反理想点 。 理 想点 的汁算公式为 a i | I l ， 2 ’ _ _ ． t I 1 P ． P ． ． _ ， 艘 6 反理想点 的计算公式为 ’P x ；雩 { I 1 ． 2 ’ ． ． ， m } x， Pl ， ⋯ ， P - x ’ 7 由于采用 了式 2 3 4 进 行规 格化 ， 使得 反理想点成为零点．即t P x O ． o ， ⋯ ， O 第五步 ， 计算被评价对象 - j 到理想点 维普资讯 1 6 黄金 P 的距 离 。 ， z ， ⋯ ， n c s， 第六步， 计算相对贴近度。 在加权规格化 属性 空闻中 ， 被评价对 象 与理 想点 的相 对 贴近度可定义为 第二 方案 矿房用 上 向水 平分层 尾砂 充 填法 回采 ， 矿柱用浅孔留矿法回采， 嗣后一次 胶结 充填 I 第三方案 矿房用上向水平分层尾砂充 填法回采 ， 矿柱用分段崩落法回果。 上述三个方案 的主要 技术经济指标列于 乃 二 j ， z ， ” ， n表 L 衰 。 主要技术经济指标 9 由于反理想 点为零点 ， 上式可写成 ∑∞ J l 一 一J l ， 2， ⋯ 1 O ∑ 只 。 i J 显然 ， T J ∈ 0 ， 1 7 。 当 一P 时 ， 暑0} 当 时 ， l 。 第七步， 综台评价与掉序。根据算出的 对各被评价对象 进行排序 低值为好 。 若某些被评价对象的 值相等而无法掉 出 前后顺序时 ， 利用式 8 以算出 值加以区 分 低值为好 。下面我们举例加以说明该方 法的计算过程， 并结合例子给以讨论 。 称 。 方案 幕三吾案幕三j 一 采准 比 m， 万 t 1 8 0 1 0 0 1 0 0 掇 失率 ％ 1 8 6 0 贫 化幸 2 O 6 9 羞莹生芒星l 丛 2 1 垫 在选 择采矿方 法方 案时 ， 我 们希 望 矿块 生产能力， 劳动生产率等越大越好l 而采准 比、 损失率、 贫化率等则越小越好。由表 l 数 据知 ma x a “ 3 7 5， m_山西J 1 ,1 0 } ma x “ l 5 0， m_m翰 l 0 0 l r f t a x 一 l 8， mi n t , J ； 6； ma 面 』 一 2 0 ， mi I 1 a j 6l ma x , 5 7 1 5 ， mi n 翰 一 4 2 9 。 由式 2 、 3 ， 规格化属性矩 阵为 3 应 用实例 ， 例 l 见 解 世俊 等 编 金 属 矿 床地 下 开 采 第 2 4 3 页、 编写组编 冶金矿山设计参考 资 料’ 上册第 3 2 1 页、 编写组编‘ 小型冶金矿 山设计参考资料， 第 2 3 9 页、 西北冶金设计院 编c 采矿方法， 第 2 0 7 页 。 某钢 铁 矿 床 ， 走 向长 3 5 0 m， 倾 解 6 0 ～ 7 0 。 ， 平均厚 度 5 0 m。 矿体连续性好 ， 形 状 比较 规整， 地质构造简单。矿石以古铜磁铁矿为 主， 致密 坚硬 ， f 8 1 2 ， 属中等稳 固 围岩 ； 上盘为大理岩， 岩溶发育 ， f 7 ～9 } 下盘为矽 卡岩化斜长岩及花岗闪长斑岩， 因受风化 ， 稳 固 性 整 。矿 石 品 位 较 高 ， 其 中 平 均 古 铜 1 ． 7 3 ， 平均含铁 3 2 。矿山设计年产矿石 量为 4 2 ． 9万 t ．地表允 许陷落。 根据上述矿床开采技术条件， 初步选出 可用 的采矿方法方案如下 ； 第一方案 无底柱分段崩落法 } 对 本饲题 ， 假定权重向量为 ∞ 0 ． 2 5 ， 0 ． 1 0 ， 0 2 0 ， 0 2 0 ， 0 2 5 ， 则 加权规 格化 属性 矩 阵 为 A 0 ． 2 5 0 0 ． 0 9 0 4 0 0 ． 1O 0 ．1 0 0 0 ． 2 0 0 ． 1 S 0 0． 20 0 ．1 5 71 0 ．25 0 0 ． 160 9 理想 点 为 Px 0 ． 2 5， 0 ． 1 0， 0 ． 2 0 ， 0 ． 2 0， 0 ． 2 5 2 5 P 0 ． 2 1 5 其 它计算过程及结果列入表 2中。饲如对于 第 三方 案的 乙 ∞ J 0 ． 0 9 0 4 0 ． 2 50 ． i 0 0 ． 1 0 0 ．1 5 0 ．2 0 0 ． 1 5 7 1 0 ． 2 0 0 ． 1 6 0 9 X 0 ． 2 5 0 ． 1 3 l1 2 。则 一l 一 7 7 4 州 m 0 0 O 维普资讯 第 l 7卷1 9 9 6年第 6期 l 7 0 ．3 75 8。 衰 2 三种方案的综合评价结果 由评价结 果可见 ， 在上述 三十 采矿方 法 方 案中 ， 以第 三方案为 最 忧 ， 第 一方 案次优 ， 这 一结论 与原 来各书决策 的结 论是一致 的 。 原 来各书 经初 步技术 经济 比较 ， 均 以方 案二 多耗水 泥、 多两套 充填 系统、 生产工艺复杂为 理 由而删去 ， 之后 对方 案一与方案三以 2 6 ～ 3 O十 项 目． 作综合技术经济 比较 ， 最后选取 了 资源利用 率高 、 金属 年 产量多 、 成本低 、 盈利 高的第三方 案。 例 2 潼关 金矿 5 0 5 矿体 1 、 2 采 场属 中厚及厚的缓倾斜矿体 ， 矿脉为台 盒石英脉 ， 金属品位变 化较 大 ， 平 均品位为 7 ． 8 9 s ／ t 。矿 体形态变化亦大 ， 矿体厚度为 8 ～1 5 m， 矿体 倾角为 1 0 ～3 0 。 ， 平均 l 8 。 。 矿石坚固性系数f 8 ～ 1 2 ， 节 理 发育 ， 不够稳 固 ， 松 散 系数 为 1 ． 7 ， 密 度 2 ． 7 t ／ m ， 矿 岩 坚硬 性 脆 ， 可爆 性 好 ， 无氧化结块现象 。 围岩 主要是黑云母斜长 片麻岩 ， 其次是角 闪斜长片麻岩 ． 坚 固性 系数 f l 2 ～1 4 ， 中等稳固 ， 靠 近地 表的风化 带 ， 稳 固性较差 。 矿 山的勘探 程度较低 ． 地表地形陡 峭 ， 当地无充填材 料来源 ， 亦缺乏坑木 。该矿 属 中小型矿 山， 无先进 的采矿设备 ， 只有常规 的设 备。 按照 5 0 5 矿体 的地 质和 采矿 技术 条件 ， 通过 初步 技术 比较和 优缺点评价 ， 初步 选 出 了五种可行 的采 矿方法 第 一方案为普 通浅 眼房 柱法 ， 其次分 别为锚杆 护顶浅眼房柱法、 切顶 锚杆中深 孔房柱法 、 下盘漏斗 中深孔房 注法 、 爆 力运搬中深孔房柱 法。 各采矿方法 的 技术 经济指 标列 于表 3内， 其 中安全 程度和 施工难 易程度 已进行量化处理。 在本例 中， 安 全程度值越 大越安 全 ， 施工难易程度值 越 大 越容 易旋工 。 因此 ， 矿房生产能力 安全程度 采矿工效及施工难易程度等四项指标届收益 性 指标 ； 而 贫化 率 、 损 失率、 采 切工 程量及 炸 药单耗等四项指标为损失性 指标 。对于本实 衰 a 备采矿方法的技术经济指标 较 嘎 竿 安 全 程 度 2 4 6鼻 3 2 l 5 9 l - 8 1 9 8 贫 化率 J 2 1 0 8 1 5 1 5 报失率 2 0 1 5 J 6 2 5 2 5 来切工 程量 m／ k t 8 8 1 8 8 3 仉 2 1 5 4 炸 药单耗 ／ t 0 ． 4 9 0 - 4 9 0 、 5 |0 - 5 4仉7 采 矿工技 t ， 工 班 8 6 儿 1 2 l 0 蓖 蔓显基层 ． 塑 墼 例由式 2 、 3 得规格化 属性 矩阵为 0 ． 38 ‘ 石 0 ． 64 68 0 0． 0 ． 36 37 0 0 ．6 3 3 7 0 ． 33 0 9 对于该例 题 ， 各指标 权重 向量 应用层 次分析 法 求 得 为 0 ．1 5 3 6 ， 0 ，1 4 1 1 ， 0 ．1 1 5 8 ， 0 ， 1 3 5 4， 0 ．1 0 9 8， 0 ．0 7 6 5， 0 ． 1 2 7 8， 0 ．1 4 0 0 ， 其它计算过程略。 计算得出的综合评价 ， 值 为 T J 0 ． 5 0 6 2 ． T 0 ．4 4 7 5， 0 ． 3 2 7 1 ， T 。 0 ． 3 6 8 4 ， T s 一0 ． 6 0 7 3 ， 则 五十 方案的 优先 决策顺 序应 为 方 案 I一方 案 N一 方案 I一 方案 I 一方案 V。 该结论 与用灰色关联分 析法得 出的结 论 一 致 ． 用 灰 色关 联 法 求 得 的 关 联 序 为 n 0 ． 9 7 5 2 5 n o 9 3 7 4 6 0 ． 8 9 8 0 4 0 ． 8 9 1 1 4 o ． 8 8 1 9 8 ， 该 关 联序 也 是这 五 种 采矿方法的优先决策顺 序} |本文的结论与 用价值工程 肋 法得出的各方案功能值的 大小 顺序 是 基本 一致 的 ， 即 风 4 1 ． 2 4 风 3 6 ． 3 8 毋 一 3 1 ，6 1 皿 2 9 ．9 1 马 2 7 ． 9 7 ， 但 与其价 值 的大 小 顺 序有 较 大 的 差异 ， 即 6 ． 4 4 V 5 ． 5 2 V 5 2 6 V 4 ． 9 8 V ． 3 ， 9 6 。 尽管这样 ， 这 仍能使我 们得出决策， 即选择第三方案， 采用切顶锚杆 中深孔房 柱法 。 4 采矿方法的综合评价 采矿方 法的综 合评价 应该是 安全 适用 、 低贫损 、 高生产率 、 低成本 。技术上可行的采 矿方法 ， 必须 保证作业人员和设 备充分安 全， 罟 l O O O l 0 0 ∞ 埔∞ 肿 伯髓0 O O 0 0 0 帅n O硒n O 0 0 0 曲 ％ ∞ 碍 0 舯 ∞● 邝． 、 维普资讯 1 8 黄金 这 与采 矿方法的 工艺和顶板 管理 密切 相关 。 因此 ， 必须 使选 用的采 矿方 法适应 具体 的矿 床地质条件和开采技术条件， 确保方法可靠。 一 个矿山采用的采矿方法并 不是一成不变 的。随着开采过程中对地质变化的揭示和开 采深度 的增加 ， 随着科 学技术的发 展以及 新 工艺 、 新设备的不断出现 ， 采矿方法应用的 比 重不断变化， 冶金、 有色、 化工、 建材各系统都 是这样 ， 无论设计、 科研部 门， 还是领导管理 、 生产单 位 ， 都必须重视 和抓好采矿方 法 的试 验研究 ， 不断改进和革新采矿方法 ， 以求不断 提高矿山的经济效益 。 但必须注意循序渐进 ， 逐步试验 ， 逐步推行 ， 以求损失小 、 收益大 。 高效率 的采矿方 法 ， 应在 安全 生产 的前 提下， 在提高劳动生产率的同时， 努力降低矿 石损失与贫化。矿石损失与贫化是反映采矿 方法适 应性 、 反 映采矿方 法工艺技术水 平和 管理水 平的 项 综台性指标 ， 也是反映 企业 经济效益的一项重要指标 。设计选 择采矿方 法时， 应将矿石损失与贫化作为一项主要指 标来衡量 ， 最终 实现与地质 条件相适应 的安 全、 低贫损、 高生产率、 低成本的统一， 优选高 效率 采矿方法 。 不难理 解， 只有安 全适用 的采 矿方 法， 才能充分 发挥人员和设备的效率 ， 提 高劳动生产率 ， 才能有效地降低矿石损失与 贫化， 台理地降低材料消耗， 最终降低矿石成 本 ， 才能显现 出经 济效益来 。 5 结柬语 1 采矿方 法的选 择是 一个受 多种 因素 影响制约 的复杂问题 。 近十年来 ， 国内外采矿 工作 者积极 寻找 新的途径 ， 采用 不 同的现代 数学方法， 如模糊数学 、 价值工程、 灰色系统 理论等 ， 而且 在更 深层的内涵下 ， 采用专家系 统 届 技 术和人工神经 网络 删 等 ， 对采 矿 方法选择进行 了有益的探 讨 ， 有的 已应用 于实际工作。 本文的应用实饲表明， 应用双基 点法选择采矿方法 ， 整个计算过 程简单 ， 易于 为人们所掌握 ， 为 多评价指 标的决 策方 案选 择， 提供了一个 简单 可行 的新方 法。 2 为使计算结果具有较高的可信度． 除 了应 当正确选 择定性 指标的 量化处理 方 法 ， 一 般有特尔斐咨询法和层次分析法等 ， 还应 当根据具体设计方案合理确定各项性能指标 的权重系数 ， 不同的权重分配 ， 其评价结果也 不相 同。 参考文献 l 自广量 ． 试用价值工程 法选耳采矿方法． 垒一 矿 山 ， 1 9 9 7 } 5 l “ 一l 7 2 云庆 夏等． 采矿方 法选择 专塞 摹统． 盘属 矿山 ． 1 9 8 9- 5 l 3 - - - 7 a 谢赞平 ．用灰色美】 日 } 舟析法遗舞采矿方法． 宥色盘 I I 矿山部分 ． 1 9 9 a - 2 l B l 2 j 玛夏忘 ． 地下采矿方法音理识别的人工种缝阿堵 横蕾． l l r, h， 1 0 0 4 - 3 ‘ 7 一“ 编辑 崔岱 Ev a l u a t i o n a nd s e l e c t i o n o f d e s i g n s c h e me s o f mi n i ng me t h o d s Xi e XJ a n p j n g a n d Ya n g P e n g j ／ n g o fS e i．e n c d 曲咖 Ab r a e t ； A d u a l - b a s e p o i n t s me t h o d， wh i c h i s a p p l i e d i n d e s i B n me s e v alu a t i o n o f mi n i n g me tho d s ， i s i n t r od u c e d i I l t h i s p a p e r ． Th e e v a l u a ti o n me thod a n d the c o r r e s p o n d i n g s t e p s a ” Ov e n． a n d t wo c a s e s ar e a l s o e v a l ua t e d ． Ke y wor d s l mi n i n g D de s ／ g n； du a l b a s e p山 B me t h od D e v a l ua tio n 维普资讯