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第1 3 卷第6 期 2 0 05 年 1 1 月 黄 金 科 学 技 术 Go l d S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y Vo l | 1 3， No． 6 NO V ．2 0 0 5 运用模糊决策理论优化采矿方 法 安文龙， 王青海 装甲兵工程学院， 北京 ， 1 0 0 0 7 2 摘要 运用模糊决策理论， 对小铁山铅锌矿技术改造期问使用的各种采矿方法 ， 从模糊决策角度 进行优化， 从而得出了适合小铁山铅锌矿矿床开采的采矿方法。运用模糊决策理论优化采矿方法 关键词 模糊决策 ； 优化 ； 采矿方法 中图分类号 T D 8 0 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 - 2 5 1 8 2 O 0 5 0 6 - 0 0 2 3 0 4 1前言 众所周知， 正确地选择采矿方法是一项 极其重要而复杂的过程。在传统的地下开采 的采矿方法选择中， 一般经过方案初选， 技术 经济分析和综合分析三个阶段， 最后选主最 优方案。由于影 响采矿方法选择 的因素很 多 ， 参与 比较的经济技术指标缺乏公度性 ， 有 时相互矛盾 ， 某些技术 因素还不能定量比较 ， 而设计者往往受实际经验和判断能力等方面 的限制， 使选得的最优方案未必最优， 难免带 有主观性 ； 而且有 时还存在经过 比较后还 留 有几个难以凭经验判断其优劣的方案。为了 克服上述方法 的不足， 国内外采矿工作者积 极寻求新的途径， 特别是近年来随着应用科 学 、 电子计算机及其它软科学的发展， 许多矿 业工作者从 不 同角度 ， 如模糊数学 、 价值工 程 、 灰色理论等， 对采矿方法选择进行了有益 的探讨 ， 有效地解决 了采矿方法方案 中的完 全定量化问题， 较好综合了各评价指标的影 响。 2基本概况 小铁山矿自1 9 6 4年第二次基建以来， 采 矿方法可分为崩落法和充填采矿法两大类。 这两类采矿方法在生产过程中， 采用不同的 方案， 前后超过十余种。由于矿山特有的岩 石力学构造 ， 宝贵的矿藏资源 ， 前一类采矿方 法在生产过程中暴露出的损失 、 贫化率高 ， 采 场进路坍塌、 冒落现象时有发生， 资源浪费严 重等原因， 先后于1 9 8 6 年进行了以改变采矿 方法和更新部分采掘设备为主的技术改造 ， 采用充填采矿法代替原有的崩落采矿法。 在进行技术改造的同时 ， 亦进行 了充填 采矿法 的试验工作 ，先后采用 了 “ 低分段 、 分条风沙充填采矿法” 、 “ 高分段、 分条尾砂 胶结充填采矿法” 、 “ 机械化上向巷道式胶结 充填采矿法” 、 “ 菱形梯段胶结充填采矿法” 等方案的试验工作， 在生产能力、 组织、 各项 经济技术指标等方面取得了很大的成绩 ， 但 也暴露出了诸多问题， 特别是采场的片邦、 冒 落现象严重， 给安全生产带来许多问题 ， 这些 问题也是采矿工作者所关心的问题 ， 笔者认 为， 利用模糊决策理论来对上述四种方案进 收稿 日期 2 0 0 5 -0 3 - 2 1 ； 修订 日期 2 0 0 5 - 0 4 -03 作者简介 安文龙 1 9 8 1 一 男， 硕士研究生， 主要研究方向指挥 自 动化 ． 维普资讯 黄金科学技术 第 l 3卷 行优化选择。 为此， 将 “ 机械化 上向巷道式胶 结充填 采矿法” 确定为第一方案 ； “ 机械化下向分层 充填采矿法” 确定为第二方案 ； “ 分 段、 分 条 尾砂胶结充填采矿法” 确定 为第三方案 ； “ 菱 形梯段胶结充填采矿法 ” 确定为第 四方案。 3模糊决策理论基础 设 x为 n个方案组成 的方案集 x X 1 ， x 2 ， ⋯． ， x n } ， X j 为集合中方案， j 1 ， Yl 1 Y1 2 Y 2 1 Y 2 2 以 以 Y 1 ， A Y h 。 A Y 2 以 以 A Y ， 2 ， ⋯， n 。则模糊分析方案优选的根本 目的在 于确定每个方案 x ； 对于模糊概念 ” 优 ” 以 A表示 的隶属度 x -j 即确定映射 x 一[ 0 ， 1 ] ， x j 一 x ．j 1 其中隶属度最大的方案就是最优方案。 设有 m个评价因素或指标组成方案评 价指标集 ， 每个评价指标对 n个方案 的评判 值用指标特征量表示。则有指标特征量矩 阵 式中 i _ 1 ， 2 ， ⋯， m； j 1 ， 2 ， ⋯， n 。其中Y ij 为第J 个方案的第 i 个评价因素的指标特征量。一 般对越大越优的指标采用升半梯形来描述， 即 0 戈 。1 。 。 3 口 1 S 口 ， j J 口2 一口 1 。 1 口 2 对于越小越优的指标， 采用降半梯形来描述， 即 0 。 】 。 ≤ 。 4 一 口 1 三 三 口 ， ‘ } J 口2 一口 1 。 1 。 2 根据式 3 、 4 ， 可将指标 、 特征量矩阵 2 转换成指标隶属度矩阵 R Yu Y1 2 Y 2 1 Y 2 2 以 以 Y 1 ， A Y 1 A y 2 以 ／ l A ， m n 由矩阵 5 建立标准优等方案， 作为优选比较的相对标准， 建立的优等方案用向量表示为 g 1 ， g 2 ， A， g 6 U 次等方案用向量表示为 B b ， b 2 A， b 7 m项指标的权重向量为 W w ， W 2 A ， w 。 8 维普资讯 第6期 安文龙 运用模糊决策理论优化采矿方法 第 j 个方案向量式表示为 w ， w z ， A， w A, r m j 9 则第j 个方案与优等方案的差异可用广义距离 海明距离 来表示 l l 一 l { w ， c z。 ， 类似地 ， 第 j 个方案与次等方案 的差异也可用广义距离来表示 l l 一 l l 耋 w I r b ．j ⋯ 为了确定映射 1 ， 先将经典的最／ b -乘方最优准则加以拓展， 建立如下的最优准则 M x{ F 砉 c c f f 一 R jP l i 一 } } 一 ， c -2 ， 求目 标函数 1 2 的导数， 且令其为零 d 一 0 d p i 则得 p 一 一 i 式 1 3 就是建立的模糊分析方案优选 模型。用它可以分别求出各初选方案的隶属 于优模糊集合 A的隶属度， 隶属度最大的为 最优方案 。 1 3 4采矿方法方案的优选 初选方案的主要技术经济指标见表 1 所示。 表 1 主要技术经济指标 评价因素 1 、 5 、 7 为越大越优型指 标， 特征量上 、 下限分别取全体方案该指标的 最大、 最小值l a l2 3 4 8 、 a ll 1 6 0 、 a 5 2 2 0 、 a 5 l 1 0、 a 7 2 9 、 a 7 1 3 ； 2 、 3 、 4 、 6 、 8 均为越小越优星指标； 特征量上、 下限分 别取为全体方案该指标的最大最小值， 即 a 2 2 1 4 0 、 a 2 l8 4、 a 3 21 2、 a 3 l5 ． 1、 a 4 2l 8、 a 4 l7． 4, a 6 2 40． 6 8、 a 6 l3 5． 4 3、 a 8 28、 a 8 3 ， 按 4 式计算它们的隶属度向量， 计算 结果如下 ； p p 一 一 ． p G 维普资讯 2 6 黄金科学技术 第 1 3卷 R 0 ． 2 9 6 2 ， 0 ． 8 2 4 5 ， 0， 1 yⅡ 1 4， 1 ， 0 y 2 』 0 ． 9 4 2 0， 0 ． 5 7 9 7 ， 1 ， 0 y 3 f 0 ． 9 6 2 3 ， 0 ． 3 3 9 6 ， 1 ， 0 y 0 ． 4 0 ， 0 ． 8 0， 0 ， 1 5 i 0 ． 4 8 5 7 ， 1 ， 0 ， 0 ． 7 9 2 4 T6 j 0 ． 6 6 6 7， 0 ． 3 3 3 3， 1 ， 0 、 1 i 1 ， 0 ． 8 ， 0 ． 6， 0 T 则指标隶属度矩阵为 0 ． 2 9 6 2 1 0． 9 4 2 0 0 ． 9 6 23 0 ． 4 0 0． 45 8 7 0． 6 67 7 1 0 ． 8 2 45 0 0． 3 21 4 1 0． 5 79 7 1 0 ． 33 9 6 1 0． 8 0 0 1 0 0． 3 3 3 3 l 0 ． 8 O ． 6 1 0 O 0 1 0． 7 9 2 4 0 0 于是可得 1 ， 1 ， 1 ’ l 1 ， 1 ， 1 ， 1 0 ， 0 ， 0， 0 ， 0 0， 0 ， 0 利用层次分析法计算出各评价因素的权向量 0 ．1 3 3 ， 0 ． 0 7 8 ， 0 ． 1 5 2 ， 0 ． 0 6 5 ， 0 ． 0 7 l ， 0 ． 2 0 0 ， 0 ． 2 3 0 ， 0 ． 0 7 1 则 由式 1 3 求得各方案的隶属度向量为 0 ． 6 7 2 5 ， 0 ． 6 3 5 2 ， 0 ． 5 6 7 6 ， 0 ． 3 6 2 5 由此可见 ， 第一方案的隶属度最大 ， 依次 为第二方案、 第三方案、 第 四方案。 5结论 计算结果表明， 第一方案为最优方案， 第 二和第三方案次之， 最差为第四方案， 故第四 种方案予以剔除， 由于第二及第三种方案在 几种比较方法中， 位置互有先后且相差不大， 而且与第一方案的差别也不很大 ， 另外 ， 由于 受小铁山铅锌矿的矿岩条件、 矿体赋存条件 和生产能力的制约， 该矿不可能仅使用单一 的采矿方法 ， 因此 ， 除巷道式上 向充填采矿法 作为最优方案推荐外， 巷道式下向充填采矿 法和分段分条上向充填采矿法也作为最优方 案随同推荐。 参考文献 [ 1 ]长沙矿冶研究院、 白银公司小铁山铅锌矿、 西北 矿冶研究院． 小铁山铅锌矿上部中段的地压活 动规律及措施研究． [ R ] 1 9 8 51 9 8 8 ． [ 2 ]瑞典 吕律欧大学． 白银有色 集团 有限责任公 司．小铁山铅锌矿矿区的岩石力学研究报告 ． [ R] 1 9 9 5 ． 1 2 ． [ 3 ]G o r z a l c z a n y M B ． A m e t h o d o fi n f e r e n c e i n a p p r o x i m a t e r e a s o n i n g b a s e d O n i n t e r v a l -v a l u e d f u z z y s e ts [ ． ， ] ． F u z z yS e ts a n dS x , t e ． ， 1 9 8 7 ， 2 1 1 I 一1 7 ． [ 4 ]冯冬青， 谢宋和， 等． 模糊智能控制． 北京 化学 工业 出版社， 1 9 9 8 ． Op t i mi z a t i o n o f t h e M i n i n g M e t h o d s Ba s e d o n F u z z y De c i s i o n S p a c e A N We n l o n g， WA N G Q i n g h a i T h e a c a d e my o fa r m o r e d f o r c e 3 e n g i n e e r i n g， B e lti n g ， 1 0 0 0 7 2， C h i n a Ab s t r a c t T h e a r t i c l e a p p l i e d t h e f u z z y d e c i s i o n s p a c e a n d o p t i mi z e d t h e mi n i n g me t h o d s w h i c h we r e u s e d i n u p d a t i n g t h e t e c h n o l o g y o f t h e Xi a o T i e S h a h l e a d a n d z i n c mi n i n g ．I t o b i n e d t h e mi n i n g me t h o d s wh i c h we r e a p p r o p r i a t e f o r e x p l o i t i n g t h e Xi a o Ti e Sh a n l e a d a n d z i n c mi ni n g Ke y wo r d sf u z z y de c i s i o n s p a c e ； o pt i mi z a t i o n； mi n i ng me t h o d s 维普资讯