改进AHP法在采矿方法多目标决策中的应用.pdf

1 8 矿 业 工 程 M i ni n g Eng i n e e r i ng 第 3卷第 5期 2 0 0 5年 l O月 改进 A H P法在采矿方法多 目标决策中的应用 吴仲雄 高清平 广 西大学 资 源与环 境 学 院 ，广 西 南 宁 5 3 0 0 0 4 摘 要 分析 了采 矿方 法多 目标 决策中应用层次 分析法 AHP 确定 指标 权重采 用 9 1 ～9 标 度法 的 弊端 ， 提出采用 3 O ，1 ．2 标 度法确定指标权重 ，减小和避 免 由于 主观原 因造 成 的误 差 ，同时依 据客观 数据构建评价矩阵，并用实例证明该种方法的有效性和合理性。 0 引言 关键词 采矿方法 ；层次分析法 ；指标权重 ；评 价矩 阵 中图分类号 T D 0 5 文献标 识码 A 文章 编号 选 择技 术可行 、经济 合理 的地下 采矿方 法是设 计 中十 分重要 的一环。采矿 方法选 择是多 目标 、多层 次 的综合 评 判 问题 ，要在多种采 矿方法 中选择 最优方 案 ，必须 综合 考 虑各种 因素 ，建立一套 科学完 善的指 标体 系 ．确定 客观 可 靠 的指标权重 ，从而进行 系统综 合评 价。本文 采用 3标度 法确定指标权重 ，同时依 据客 观数据 构建评 价矩 阵 ，应 用 改进的层次分析法进行采矿方法优选 。 1 AHP法的基本原理和步骤[ 1 ] AHP法是 美 国运 筹 学 家 、匹 兹 堡 大 学 教 授 A ． L ． S a a t y 提 出的一种将 定性 问题定 量化 的决策 方法 。AHP法 把复杂问题分解 成各个组成因素 指标 ．再将这些指标 按 支配关系分组 形成递阶层 次结构 。通过 两两 比较 的方式 确 定层次 中诸因素 指标 的相对重 要性 ，最 后确定 备选 方 案相对重 要性 的总排序 。AHP法 的大体步骤 可 以分 为1 分析评价 系统 中各要 素间 的关系 ，建立 系统 的递阶 层次 结 构 ；2 对 同一层次 的各元素影响 上一层次 中某 一准则 的重 要性进行两两 比较 ，构 建两两 比较判断 矩 阵，并进行 一致 性检验 ；3 由判断矩阵计算被 比较要素对 于该 准则 的相对 权重 ；4 计算各层要素对系统 目的的合成权重 ，并 对各备 选方案排序。 2 AHP法的不足与改进 在计算被 比较要 素 指 标相 对权重 的方法 中 ，AHP 法采用 9 标度法 ，两者 之间 的标 度值 以 “ 前 者 比后 者 明显 重要 ” 、“ 强烈重要 ” 、 “ 极端重 要”等来 确定 。在 进行专 家 咨询时 ，由于专家知 识结构 、工 作经验 和偏 好 的不 同，加 之 3个 “ 重要 ”等概念 很难准确 分辨判 定 ，致使 结 果不 能 满足一致性检验 ，所得相 对权重 主观随 意性 太强 ，严 重影 响评价结果的客观性和 可靠性 。而采 用 3标 度法 对 同层 的 每一 指标 进行 两两 比较 ，由于只须 对 “ 前者 比后 者重 要” 、 “ 前者不如后者重要” 、“ 前者与后者 同样重要 ”3种情 况作 出判断 ，并且相对 9 标 度法容 易作 出判断 ，从 而 能够减 小 收稿 日期 2 0 0 5 0 3 一I 4 ；修 回日期 2 0 0 5 0 5 0 9 作者简介 吴仲雄 1 9 6 2 一 ，男 汉族 ，福建福州人，广西大学 资源 与环境学院副院长，副教授 。 和避免 由于主观原 因造成 的误差 ，由此 建立一 个 比较矩 阵 并计算各指标 的排序 指数 ，再通 过变换 将 比较 矩阵转 化 为 判断矩阵 。其具体方法为 设多 目标 决 策 问题 有 个 方 案 ，记 为 M 一{ 1 ．2 ， ⋯⋯ ， ；有 m 个 指 标 ，记 为 J 一{ l ，2 ，⋯ ⋯ ，m 。 建立 比较矩阵 A n “ r 2 指标 i 比J重要 I n 1 指标 i 与 同样重要 ， i 、 J 一1 ， 2 ， ⋯⋯， m， r t 一 ∑n 1 I J l { 0 指标 i 不如 重要 将 比较矩阵 A一 n 通过级差法转化为判断矩 阵C 一 C ⋯ G， 一C j 0 0 ’ 2 式 中C 常数 ，一般 取 9 ；尺 级 差 ，RR ⋯ 一 尺⋯ ，R⋯ 一 ma x { n， r 2 ， ⋯ ⋯ ，7．-m R mi n { r l ， r 2 ，⋯ ⋯ ，r 。 N I { f C o ， W 一 ． iV , - 3 ∑ w I ； 1 最后进行一致性检验 ，得到各个指标 的相对权重 。 在计算各个方 案相 对某 一指 标 的相 对权 重 的方 法 上 ． 同样 采用 9 标 度法 。如果能 够获得各个 方案 相对 各个指 标 的客 观数据或信息 ，则 可采 用文献[ 3 ]的方法 ，构建评 价 矩阵并对其进行标 准化。该评价矩 阵来 自客观数据 或信息 ， 真实可靠 。其具体方法 为 设多 目标 决 策 问题 有 个 方 案 ，记 为 M { l ，2 ， ⋯⋯ ， ；有 m 个指标 ，记 为 J 一{ l ，2 ，⋯⋯，m ；方 案 i 对 指标 的观测 值为 z i l ，2 ，⋯⋯ ， ； l ， 2 ，⋯⋯，m ，称矩 阵 x 为方案集对指标 集的评 价矩 阵。在多 目标决策 中 ，有 的指标要 求越 大越好 ，有 的 则越 小越 好 ，有的要求稳 定在某 一理想 值 ，另外 还有 数量 级 和量纲的不同 ，为 了统 一各指标 的趋 势要求 ，消除 指标 间的不可 公度 性 ，下面对评 价矩 阵进行标 准化 令 J 越 小越 好的指标，J 越 大越好 的指标 ，J 要求某一理想值 的指标 ，J - U J z U J 。 一J ，J n J ≠ ， s 、 一 l， 2， 3。 当多 目标决策问题要求 方案层 方案评 分值 最小 为最优 方案时 ，令 r ∈ J 1 Y o zd J∈J 2 4 I J z 一 J J ∈J 。 维普资讯 Z O O 5年第 5 期 吴仲雄 等 改进 AHP法在 采矿方法 多 目标决策 中的应 用 1 9 当多 目标决策 问题 要求方案层 方案 评分值 最大 为最优 方案时 ，令 r -- X 0 ∈ J l 0 z 。 』∈ I 2 5 I I z I ∈J 3 其中 为指标 的理想值 。 ∈J 。 。 统一指标 的数量级并消除量纲 ，令 “ 1 0 0 丝 6 Y i m i x J ra in 式 中 1 ，2 ，⋯⋯， ； 一 1 ，2 ，⋯⋯ ，m； ， mi n { I i l ， 2 ， ⋯ ⋯ 。 ； J ⋯ ma x { I 1 ， 2 ， ⋯⋯ ， 。记标准化后 的评价矩阵 Z ⋯ 3 应用实例 ] 某辉钼矿提出 3种开采方法 Ml 、 、 ，其技术 经济指标 因素见表 1 。 表 1 3种 采矿 方 法 的技 术经 济 指 标 C q J 1 1 1 O ． 6 6 2 3 0 ． 1 1 1 1 0 0 ． 2 9 0 6 0 O ． 3 3 3 3 0 O ． 1 1 1 1 0 0 ． 1 1 l 1 0 0 ． 1 1 1 1 0 0 ． 3 3 3 3 0 0 ． 1 Z 7 5 0 O ． 6 6 2 3 建立该评价系统的递阶结构 见 图 1 。 采用 3标度法对指标层 的每一指标 j 。j ， J 进行两两 比较 ，建立一个 比较矩阵 A 用式 1 计算各指标的排序指数 。 a o l l 1 l ， 并 应 应用式 2 计算 值 。式 3 计算 相应 的 N 、 Ⅳ． 、 值 ，构建判断矩 阵 c ％ 。 A a q l z l 3 l l 5 l 8 l 1 l 8 5 0 9 8 9 3 ． 4 4 1 6 3 9 9 9 1 5 ． 9 6 1 0 2 ． 2 7 9 5 1 ． 9 8 7 O 5 ． 9 6 1 0 5 ． 9 6 1 0 5 ． 9 6 1 1 1 6 7 8 1 0 ． 3 8 2 4 0 ． 3 3 3 3 1 1 1 0 4 3 8 7 2 ． 6 1 5 1 1 O ． 8 7 1 7 2 ． 6 1 5 1 2 ． 6 1 5 1 2 ． 6 1 5 1 O 5 0 3 3 3 1 ． 1 4 7 2 1 3 3 3 1 6 7 8 1 0 ． 3 8 2 4 0 ． 3 3 3 3 1 1 1 0 1 6 7 8 1 0 ． 3 8 2 4 0 ． 3 3 3 3 1 1 1 0 1 6 7 8 1 0 ． 3 8 2 4 0 ． 3 3 3 3 1 1 1 0 5 0 3 3 0 ． 3 3 3 3 1 ． 1 4 7 2 1 3 3 3 1 9 2 5 1 ． 1 4 7 2 0 ． 4 3 8 7 0 ． 3 8 2 4 1 ． 1 4 7 2 l _ 1 4 7 2 l _ 1 4 7 2 0 1 5 ． 9 6 1 0 2 ． 2 7 9 5 1 ． 9 8 7 0 5 ． 9 6 1 0 5 ． 9 6 1 0 5 ． 9 6 1 1 进行一致性检验 c 一 C ，D一 d 。 l l 一C W 一 2 ．8 52 5，1 ．8 89 3，0 ．31 7 0，0 ．8 28 9， 0 ．95 09， 0． 31 70， 0 ．31 7 0， 0． 31 7 0， 0． 87 27。 0． 36 36， 1 ． 889 3 ， 最 大 特 征 值 ⋯ 吉c 0． 82 89 ．0．9 50 9 ．0 ．31 7 0 ．0 ．31 7 0 ．0． 31 7 0 ．0． 87 27 ． 0 ．0 766 。0 ．0 87 9 。0 ． 029 3 。0 ．0 29 3 。0 ．0 29 3 。 0． 07 2。 - l 0 ．93 8 2。 C J ． 2 m ,x _ E n 一 0 ． 006 1 8， R J ． 一 1 ．52， C R． 一 j C 1 ． _ 一 一O ． 0 0 4 1 0 ． 1 ，满 足一致性 检验 ，得到 1 1个指标 图 1 采矿 方 法选 择 递 阶 示意 图 J l 0 7 ． 8 4 5 2 1 5 ． 1 9 6 2 o ． 8 7 1 7 o 2 ． 2 7 9 5 O 2 ． 6 1 5 1 o o ． 8 7 1 7 0 o ． 8 7 1 7 o o ． 8 7 1 7 0 2 ． 6 1 5 1 o 1 o 5 ． 1 9 6 2 J l 】 N。 5 0 9 8 3 6 3 4 2 5 8 ． 3 9 2 1 3 9 l o 6 ． 8 1 3 6 1 6 7 8 o ． o o o 1 1 5 8 3 8 4 3 8 7 4 ． 5 3 0 6 2 1 3 8 5 0 3 3 2 0 ． 5 1 6 4 2 2 4 2 1 6 7 8 o ． o 0 o 1 1 5 8 3 8 1 6 7 8 o ． o 0 o l 1 5 8 3 8 1 6 7 8 o ． o 0 o 1 1 5 8 3 8 5 0 3 3 2 ． 2 7 9 3 7 4 5 3 1 1 9 2 5 o ． 0 0 0 5 2 4 9 6 6 1 3 9 1 0 6 ． 8 1 3 6 3 Ⅳ． 3 ． 9 4 8 2 2 ． 6 1 5 o o ． 4 3 8 7 1 ． 1 4 7 2 1 ． 3 1 6 1 o ． 4 3 8 7 o ． 4 3 8 7 o ． 4 3 8 7 1 ． 0 7 7 8 o ． 5 0 3 3 2 ． 6 1 5 0 W， f 0 ． 2 6 3 6 l 0 ． 1 7 4 6 i 0 ． O 2 9 3 l 0 ． O 7 6 6 1 0 ． 0 8 7 9 l 0 ． 0 2 9 3 1 0 ． 0 2 9 3； 0 ． 0 2 9 3 l 0 ． 0 7 2 0 l 0 ． 0 3 3 6} 0 ． 1 7 4 6 l 厂Z J l 如 A ％ 打 j 9 A 0 1] J M 8 3 3 6 6 ． 6 7 8 。0 0 ＆6 7 0 0 0 7 Z 8 4 8 3 3 I z ‘ ’ f 乇 1o 。 1o。 1o 。 14．2 9 1 4 o 仡 73 5o 5o o 1o 0 f l 毛0 0 0 1 o 。 1 o 。 1 o 。 1 o 。 1 o 。 1o 。 1 o 。0 l n ⋯ ． ， _ 三 『 ． h 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 1 1 2 1 1 1 2 1 2 b 2 2 0 1 1 0 0 0 1 0 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 2 2 0 1 1 0 0 0 1 0 2 2 2 0 1 1 0 0 0 1 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 如如 n 凡 0 3 7 3 3 3 4 0 凡0 叭 鲫 C n “ n h m 维普资讯 2 O 矿 业 工 程 M i ni ng Eng i n e e r i ng 第 3卷第 5期 2 0 0 5年 l O月 许 疃煤矿 东翼轨道运 输巷道快速施工技术 程文明 尚建 岗 1 ．淮北矿业集团工程建设公司，安徽 淮北 2 3 5 0 0 0 ；2 ．中国矿业大学能源学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 0 摘要 许疃煤矿东翼轨道运输巷道 东轨巷道 在施 工期 间，采用 中深孔光 面爆破技术 、机 械化作业 线配套施工 、加 强施 工作业组 织与管理 ，实现了快速施工 。 关键词 巷道快速施 工；光 面爆破技术 ；机 械化作业 ；组织与管理 中 图分 类号 TD 8 5 3 ． 1 3 文 献标 识 码 B 文 章 编 号 1 6 7 l 一8 5 5 0 2 0 0 5 0 5 0 0 2 00 2 1 工程概况 许疃煤矿按 照淮北 矿 业集 团公 司 “ 大投 人 、大开 发 、 大跨越”的发展战略 ，7年 内建 成 8对矿 井 中的第 一对 投 产矿井。矿井原设计生产能力为 1 5 0万 t ／ a ，改扩建后 将达 到 3 0 0万 t ／ a 。东轨巷道是改扩建 的重点工程之一 。该巷 道 设计全长 7 6 7 ． 5 m，净 宽 4 ． 6 m，净高 4 ． 1 m，断 面 为半 圆 拱形 。巷道依 次穿过泥岩、粉砂 岩等 ，顶板淋水量 不太大 。 锚喷支 护，锚杆采用 M 2 0 mm2 0 0 0 mm树脂锚杆 ，排间 距8 0 0 mm8 0 0 m m，喷射 混凝 土 厚 l 2 0 mm，强 度 C 2 O 。 目前 淮北矿 区岩 巷锚喷 支护月 成巷普遍 在 7 O ～8 0 m之 间 ， 按此速度掘进很难保证 改扩建 工程如 期建成 投产 。承担施 工任务 的工程技术 人员 ，以科技 为先导 ，大力 推广应 用 新 收稿 日期2 0 0 5 一O 5 2 5 作者 简介程文明 1 9 6 7 ～ ，男 汉族 ，安徽潜山人 ，淮北矿业 集团工程建设公司从事技术管理工作，工程 师。 技术 、新工艺 ， 自主 创新 ，使 掘进 速 度 比 以前 大 大提 高 ， 为许 疃矿改扩建工程的如期 投产 打下 了坚 实的基础 。 2主要施 工技术 措施 结合许疃矿东轨巷 道的地质 条件 及设计 要求 ，主要采 取 了如下技术措施 。 2 1 中深孔光面爆 破技 术 2 ． 1 ． 1 参数 选择 为提高掘进速度 ，必 须加 大循环进 尺 ，减少 辅助 作业 时间。为此钻杆选用长2 ． 5 m、D 2 2 mm中空六角 钢钎 ，钻 头选用 D 3 2 mm柱齿 型钻头 。凿 岩机选 用 7 6 6 5 MZ双级 气 腿 式凿 岩机 ，5台 同时在工 作面 钻孔 。炸 药选 用淮 北雷 鸣 科 化公司生产的 P T一4 7 3 型水胶 炸药 ，雷管也选 用该公 司 生产 的 l ～5段毫秒延时 电雷管 。为了实现光面爆破 ，必 须 保证 周边 孔距 ≯3 5 0 mm、周 边孔装 药量 不超 过0 ． 1 5 k g ／ m 且 只装 引药 ，确保 周边孔炮 泥封 口质量 。周 边孔采 用孔 底 集 中空气 柱不耦合 正 向装 药 ，即先将 药卷装 人孔 底 ，再装 人小块炮 泥，最后在孔 口用长度 3 0 0 mm的炮 泥塞紧 见 - ．- ．．．_．． ．．．_．-．-．_ ．-．．．_ ．- _．-．-．． ．- ．．．_．．．-．_ ．．◆_．-．- ．_．．．．．．-．-．．．． ．．．．．．．_．-．．．_．-．．．_．-．．． 4 结语 本文应用层次 分析 法原理 ，采用 3标度 法确 定准则 层 诸指标 的相对权重 ，减 小和避免 9标度 法 中由于 主观原 因 造成 的误差 ，依据实际 观测数据 构建评 价矩 阵 ，得 到采 矿 方法多 目标决策 问题的结论 ，该结论与文献[ 4 ] 所 得结论 一 致 ，证明 3标度法对于采 矿方法 多 目标决 策具 有一 定的应 用价值 。 参考文献 [ 1 ] 汪应洛 ．系统工程 [ M]．北京 机械 工业出版社 ，2 0 0 3 一 O 7 ． [ 2 ] 朱茵 ．用层 次分 析法计 算权重[ J ]． 北方 交通 大学学 报 ，1 9 9 9 5 1 2 1 ～ 1 2 2 ． [ 3 ] 陶菊 春 ，吴 建 民 ．综 合加 权 评分 法 的综 合权 重 确定 新 探 [ J ]． 系统工程理论 与实践 ，2 0 0 1 8 4 4 ． E 4 ] 余 仲芳 ．采矿方法选择 的多 目标决策[ c ]．第四届 矿山系 统工程学 术交流会论文集 三 2 5 ～2 8 ． [ 5 ] 池 秀文，田金华 ．改进层次分析法在采矿方法选择 中的应用 [ J ]． 武汉 理工 大学学报 ，2 0 0 3 5 5 0 ． I mp r o v e d AHP a p p l i c a t i o n i n t h e mu l t i 。 o b j e c t i v e d e c i s i o n f o r m i ni n g m e t h o d s e l e c t i o n WU Zh o n g - x i o n g 。GAo Qi n g p i n g Gu a n g x i Un i v e r s i t y ， Na n n i n g 5 3 0 0 0 4，Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r a n a l y e s t h e s h o r t c o mi n g s o f1～ 9 s c a l e p r o c e s s o n d e t e r mi n i n g t h e we i g h t v a l u e o f m u l t i o b j e c t i v e d e c i s i o n --ma k i n g f o r mi n i n g me t h o d s e l e c t i o n a n d p r e s e n t s O，l ，2 s c a l e p r o c e s s t O d e t e r mi n e t h e we i g h t v a l u e， wh i c h c a n r e d u c e a n d a v o i d t h e e r r o r o f we i g h t v a l u e c o mi n g f r o m t h e e x p e r t s s u b j e c t i v e c a u s e s ． B a s i n g o n o b i e c t i v e d a t a，t h e e v a l u a t ion ma t r i x i s c o ns t r u c t e d a nd f i n a l l y a n e x a mpl e i s gi ve n t O s h ow t he e f f e c t i v e n e s s a n d r e a s o na bl e ne s s of t he me t ho d． Ke y wo r d smi n i n g me t h o d；a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s ； we i g h t v a l u e ；e v a l u a t i o n ma t r i x 维普资讯