采矿方法优选的灰色局势决策法.pdf

l 计算机应用 铷哟 枇 ． 怕抖． 船砷． ● - 。 采矿方法优选的灰色局势决策法 北 京 科 技 大 学 竺 连云 港 化 学 矿专 王洪 海 T D - ___一 、 【 摘要】 以某盎矿采矿方法选择为背景． 首先将灰色关联分析甩于采矿方法方案的初选，定量地 素的指标重要性程度进行分折与计算．在灰色关联分析的基础土．进一步确定适合某耋矿的几种采矿方浩峦 案 ，最 终再用灰色局势决策方法对 几种方皋进行 髓 ， 芑 关键词t灰色关联分析层次分析技术灰色局势决策地下 矿方法选择。 ’ 1 概述 地下采 矿方法选择 ，历 来是矿 山设 计和 生产中必须解决的一个重要曝题，它直接关 系到建设项目投资效果的优劣和矿山企业经 济效益的好 坏，因此，该课题 的研 究一直为 矿业工作者所关注。数十年来，国内外学者 对采矿方法选择理论进行了大量的，有益的 探讨，取得了较大的进展。从目前所发表的 文 献看， 地下采 矿方法 的选 择除采用传 统的 方案法外。还就相容分值法、德尔裴法，价 值工程法 、多 目标规 划法 、模 糊数学法 、专 家系统等方法在进行采矿方法的优选上，做 了有益的尝试。由于各种方法的 立 足 点 不 同。 因而 适用的范围 也有差异 。上述这 些方 法大多集 中在 有关采 矿方 法的 初选 和技术经 济分析阶段，而对采矿方法选择 的 其 它 方 面 。则 缺 乏更深一步的 讨 论。其 主要 表现在 以下几个方 面 1对 于采矿方法 初选，一般 采用 简 单的数值评分以及以专家经验为依据 的逻辑 推 理，其结果 仍不能令人满 意，如果 在此基 础 上 ，再加上严 格的数学计算，定量 地表示 各种采矿方法对开采条件的适应性，这是很 有必要的。 2 关于选取何种 评价 指标 ，各指标 如何取值 蹦及各 评价指标 的重要程度。 往往 由设计者 主观决定， 缺乏一 定的理 论根据 。 3对于采矿方 法终 选。无 论甩价 值 工程法 ，还是模 糊数学 法都 受主 观 影 响 较 大，而且 决定满 意系数与 隶属度 都 比 较 困 难 ，有必 要 寻找一种 更方便的途径来解 决这 个问题。 本文 针对 上述 采矿方 法优 选过程 中尚未 解 决的几个问题， 以某 金矿 的采矿方法选择 为 背景 ，在A． L． Z e d l h 的模 糊数 学 理 论 的 基 础上 ，参考Da v i d ． E． Ni c h o l a s数值 分 析 法 。首先将 灰色关 联分析用 于采 矿 方 法 初 选，定量 地表示 了各采矿 方法对开采 技术条 件的适应性 。根据T． L． S a a t y 的层次分 析 技 术。建立评价指标分析模型。对各因素指标 的重要性程度进行分析与计算，从而减少了 权数 确定 中的主观 因素 。用 灰色局势 决策方 法，对所构造的几种采矿方法设计方案进行 优选。通过计算机用灰色决策程序计算，得 出各方案的综合 效果数 值，其 中最大的则为 最 优采矿方 法方案。 罘矿方法优选的灰色局努捷策法刘华皋 }，i 维普资讯 2 开采条件 的灰色关联分析 灰色关联分析是一种 相对性 的 排 序 分 析，从思路上看，其源于几何直观。它实质 上是一种 曲线间几何形状的分析比较，即几 何 形状 越接近，则 发展趋势越接近 ，关 联程 度 越太，反之 亦然 。定量的表 征灰 色系统诸 因素之 间关 联程度 的指数有 两种； 绝对值关 联度 和速 率关 联度 ，本文采用 了前者 。 由于关联系数的数据太多，信息过于分 散， 不便于进行比较 ，为 此有 必要将 各个时 刻关联系数集中为一个值，求平均值作为这 种信息集中处理的一种方法，记为综合指标 关联度 R K i 。 结合某金 矿的具体 情况，根据专 家们 的 意见 ，研究 中考 虑 了以下 主要 开 采 技 术 条 件矿石 稳 周性 上 盘围岩稳 固性 ’下盘 围 岩稳 固性 i 矿体 倾角 ； 矿体 厚度 }矿体 形态 变 化状况}矿石价值。为了定量地分析问题， 研究 中引用 了T． L ． S a a t y 提 出的 1 9 标 度 ， 用 以给上述 主要 开采 技 术条 件确 定 数 值 标 准。 同时还要建 立采矿方 法标准库。如果 将 某金矿 的开采 技术条 件与标 准库 中的采 矿方 法方案相比较，便可得出开采技术条件相容 数值 表，见 表 l。 表1 开采条件相容数值表 将上 述判断结 果输 入计算 机，用灰 色关 联分析程序进行运 算 ，便可 得到各采矿方法 方案与某金矿开采技术条件的关联度，见表 2。 从计算结果 可知 ，标准库方 案 编 号 为 1 7 、1 8 、1 9 、2 0 、2 1 五种采矿方 法方案的关 一 52 一 联度均大 ，即初选 出以下几种采矿方 法比 较 适台某 金矿 的开 采技术条件 ，即下 向分层 碎 石 胶结 充填 采矿法 ，下 向分层尾 砂胶结充 填 采矿法 ，上 向水 平分层 胶结充填 采矿 法 ，上 向水平 分层 尾砂 充填 采矿法 ，上 向水平分层 干式充 填采矿 法。 有色矿山 1 9 9 4 ． 5 0 6 8 0 m “ ” H “ 地 如 盟 维普资讯 袭2 各采矿方法方案关联度表 3技术经济指标 的 重要性分析 常见的评价问题中的赋权数，一般多凭 经验主观臆 测。 这种 主观判断 权数 有时严重 地扭 曲了客观 实际 ，使 评价 的结 果 严 重 失 真，而有可能导致 决策者 的错 误判断。在有 些情况下，确定权数可以利用数学方法。尽 管数 学方法有时 也掺 杂主 观性 ，但 因数 学方 法严格盼逻辑性，而 可以对确定的权数进行 “ 滤波”和 修复”处理，以尽量剔除主观 成 分，旋其逼近 客观 实际。 目前常用 的方 法有 权数 专家佶值法 、 频率统计分析法、因子分析法、模糊逆方程 法 ，层次分析法 等。在研 究过程 中，选用 了 层次分析法，因为该方法体现了人们决策思 维的基本特征分析 、判断、综合。 层次分析法是1 9 7 3 年美国著名运筹学家 T．L ．S a a t y 教授提出的，它本质上是一 种 决 策思维方式。它 把复杂的问题分解为各组因 素，将这些 因素按 支配关系分组 ， 以形成有 序 的递阶层次结构，通过两两比较判断的方 式，确定每一层次中因素的相对重要性，然 后在递阶层次结构内进行合成 ，以得到决策 因素相对于 目标 的重要性 顺序。 对于一般决策问题，通常可 以划分下面 几类层 次； 最高层A ；表示解决问题的目 的，即层 次分析要 达到 的总 目标 。 中间层B 表示采取某种措施，政 策， 方案等，用以实现预定总 目标所涉及的中间 环节，一般分策略层、约束 层、准 则 层 次 等 最低层C 表示所要选用解决 问题的各 种措施、方案等，本次研究中所选用的层次 结构模型见下图。 采矿 方法选 择 的层次结构模型圈 采矿方法优选的藏色局势文策法 一 华生 ～ 5 3 维普资讯 层次分析的根本问题是如何判断矩阵的 最大特征根及其对应的特征向量 。其分析计 算步 骤为 ①任 取与判断矩 阵B同阶的正规化 初值 向量 W。 ， ②计算i 『 B W ， K0 ， l ，2 ⋯⋯， ， ⑧令日 ∑丽 “ ，计 算W 一寺 i I “ ， K 0， 1， 2， ⋯ ⋯ ， ④ 对于预先给 定的精确崖0 ，当 1 可 “ 一W ￡ 对所有的 l ，2 ，3 ，⋯⋯成 立 时，则 W W 为所 求的特 征向量 ，则可 转 入 第 ⑤步，否则返回第②步。 ⑤计算判断矩阵最大特征根 j 面E K I k “ 董 1 I 应用层 次分 析 给出的层次 中各种 因素 优 先排序权值，从卒质上来说是表达某种定性 的概念。经过计算机计算，各因素的权系数 如表 3所 示。 襄8 各因索的权系数计算结果表 4 ． 采矿方法方案的灰 色 决策 任 何一 种决策都是 由三 项基 本 因 素 组 成 ，即方案，结局和效用值。一 切决策都不 过是研究这三项基本因素之间的数量关系和 性质 ，根据某种准则和尺度进行综台分析和 运算 ，以期在 重重 矛盾中作出最佳 选择。 如果把方案称为策略变量，把结局称为 结局变量，而把效用值称为收益函数， 令A{ B l ，a 2 ⋯，a 为 策 略集 合，B 】 ， a ，⋯a 为策略变量。 O t 0 e ⋯ ，0 为结局集 合 ， e - ， e z ， ⋯ 9 为结局 变量 。 1 1 。 j 为收 益 函效。 这样，当采 用策略 为a ，结局为 e 时， 便可得到收益函数表 支持矩阵。如表 4 所示 。 策略变量是 可以选取 的方案 ，这是 可以 控制的因素 ，它可 以是 包含两个 或两个 以上 的离散变量，也可 以是连续变量。 结局变量是代表 自然状态 的存 在 和 变 化，这是不能控制的因素，其分布可能是确 定的或非确定的，它随时间的推移将可能发 表 4 收益 函数 表 策 结 局 略 日 1 日2 ⋯ - ． ． ⋯Bj ⋯ ⋯⋯日 m t |- u 2m U lm U -t 生一定的变化，它可船呈离散分布或连续分 布 。 收 益 函数是在 结局 0 下 采取 a - 所 获得 的 结果，它可以是确定的常数或变量，也可以 是概率表示的随机变量，它可以用一种标准 计量 的单 目标 ，也可 以用折换标准后来衡量 的多 目标 。 决策分别 就是在 结局集 合e ， 时，在 策略 集合A 中选取策略a ； ，使收 益 函 数u 达到 极值，这时的a 就是最优策略。 灰色局势决 策，指 以事件 ，对 策 、效果 三者统一的前提下进行决策，当事件 、对策 量化后 ，按事件拓扑与对策拓扑构成一个偶 对进行决策 。 用u 表示 决策空 间，是所 决 策 问题 的全 有色矿 山 l 4 ． 5 维普资讯 体，决策空问由 “ 事件集 A、 “ 对 策集 B ， “ 效果集 c 组成，即 U{ 事件集 ，对 策集 ，效果集 } { A， B， C } - 每一个局势都有相应的效果，为了使各 局势能够进行比较，提出了效 果 测度Y 决策矩阵M ’ 与决策向量 。 对于一般的采矿工程上的决策问题，往 往是只有事件的局势决策问题，决策的目标 是寻求最佳对策。 根据前面 得到 的开采相 容分 析结果 ，结 合某金矿的具体条件，参考类似矿山的生产 实践，运用创造性工程原理重新提出了几个 采矿方 法方案。 用灰色局 势 决策方 法 ，对上 述方案进行优选，通过计算机用灰色决策程 序进行计算，所得各方案 的综合效果数值 ， 见表 5。 从表 5计算结果可 以 看 出 ， ’ 为最 襄5 各方案综合效果数值表 大综合效果数值的采矿方法方案连续梯 段上 向分层尾 砂充 填采矿法 ，也就是 说该方 案对某金矿来说系最优方案。这一结果与现 场试验研 究方案 相吻合 。 参考文 献 j ． 邓聚龙． 灰色系统理论救程． 华 中理工大学 出版社 j 9 9 0． 2 ． 赵蝮臣苷 ． 层次分析法 ． 科学 出版社，l 9 8 6 ． 3 ． 采矿设计手册 编委会． 采矿谩计手册 2 卷下 ． 中国建筑工业出版社，1 9 0 9 ． 1 0 I O I O B 4 ． 4 ． 封华生等． 虚甩捉色系统优选金矿采矿方法 ． 第四敬 垒 国采矿学术会议论文集．1 9 B S ． 责任编辑肖泽钻 俄语矿 山企事业单位译名手册 即将 出版 为了使俄语矿山企事业单位的译名尽可能准确，井力求统一和标准化、规范化， 国外 金属矿山编辑部即将出版 俄语矿山企事业单位译名手册 。 这次收编的内容比较广泛，共有l 6 0 o 多个单位。包括金属与非金属矿山企事业单位和 煤炭系统的科研院所，以及有关的高等学校和矿山设备制造厂。可供我国黑色和有色冶金， 黄金、铀矿冶、化工、建树矿山系统的有关人员使用，对煤炭系统和有关设备制造厂、外贸 部门和高等院校的有关几员，也有较大的参考和应用价值。本 译名手册用计算机排版， 胶版印刷，系l 6 开本，每册收工本费8 ． 5 元。凡需订购者请速向 国外金属矿山 编 辑部索 取订单。地址。辽宁省鞍山市南胜利路3 5 号 邮编1 1 4 0 0 1 。 采矿方法优选的灰色局势决策怯剐华生 一 5 5 维普资讯