分等分类多级模糊综合评判优选采矿方法.pdf

7 。 ， 9 1 一 q J 弟1 8 卷弟2 期 1 9 9 7 年4 月 ⑦ 南 方 冶 金宰 院 学 O 报 FMJ OURNALOFS OUT HE R N I NS T I T UT E OFME TAL L URGY V A d L p t 1m99 7 ，， 分等分类多级模糊综合评判 占 优选采矿方法 占圭挂 建工系 易 o l 摘 耍 A 采用分等分类多 衄模糊综 合评判对虎 墟金 矿采矿方法 进行了 优选，井用 F O R T R A N 语言编写了模糊优选计算机程序F 8 MM．F O R ， { 妻 数值优选法克服了传 统选择法和现有数值法的不足．既恰 当地处理 了因素的模糊性叉解决了田素过多时 权重分配的 困难，有利于采矿方法选择定量化 自动化 ． 美 ■ 调 渣 ， 蕉 笾 堡 楚． 分 等 分 类 多 奴 l 些笪 笠 型 ／ ＼ 人 引言 多级模糊综合评判就是当影响被评判事物的因素过多、因素具多个层次或因素具模糊性 或者是这几种情况的不同组舍时．在模糊练台评判的基础上再进行模糊综舍评判 ．并可根据 需要多次这样进行下去． 当因素很多时，把众多的因素按其性质分为若干类 每类包含的因素较少 ．先按一类中 的各个因素进行综合评判，然后再在类之间进行综合评翔；当因素具有多个层次时．先按最 低层次的各个因素进行综合评判 ．然后再按上一层次的各因素进行综合评判，这样一层一层 依次往上评．一直评到最高层次；当因素具模糊性时．先把具模糊性 的每一因素按其程度分 为若干等级．然后通过对每一个因素的各个等级的综合评翔来实现一个因素的单因素评判， 从而处理了因素的模糊性．最后再按所有因素进行综合评翔 ． 影响采矿方法选择的因素很多，如矿体倾角、厚度、矿岩稳固性、透水性、发火性 ，地 表允许崩落性，安全性、矿石价值贵重性、品位分布、损失率、贫化率、⋯，采场生产能 力、采准比、通风条件，环境保护等等，而且许多因素都具有模糊性，如矿体缓倾，厚薄， 稳固性、安全性等等．这样在进行采矿方法模糊优选时势必造成权重难以恰当分配以及对因 素 的确定有时感到困难 ． 本文以江西省东乡县虎墟金矿为倒采用分等分类三级模糊综合评判 对该矿采矿方法进行优选．这种方法是将每个因素按其程度分为若干等级 如安全性分好、 较好，一般，较差，差五个等级 ．又将所有因素按其性质分为若干类型 将影响采矿方法选 择的因素分成矿体赋存条件、矿岩自然特性、开采技术条件、技术经济指标和劳保环保情况 五个类别 ． 评判时先按每一因素的各个等级进行一级模糊综台评判，得出一个因素的评判结 收秘 日期 ． 1 9 9 6 一 1 0 2 维普资讯 8 6 南方冶金学院学报 1 9 9 7 年4 月 果，再按每一类的各个因素进行二级模糊综合评判，得出一类因索的评判结果，最后再在类 之间进行综台评判。得出所有因素的评判结果． 1 分等分类三级模糊综合评判一般步骤 本 文只甩到三级模糊综合评判．若实际应用时，遇到更多级模糊综台评判．可以此类推． I 。 l 建立因素集 将 影响评判对象的所有因素组成因索集U， 将U中各因素按其性质分为m类，即将U分为 相应的m个子集 u ；{ “ i ，“ 2 ，⋯， } ， 其中“ ． ￡ 一l ，2 ，⋯ m 为第 个因素子集． 设每个因素子集包含 个因幕 其 中 i 1 ，2 不同的 ． f 【 I 】 ⋯，Ⅱ ， m；』 一1 2 ，⋯．n 为第i 个因素子集的第』 个因素，不同的i 可以有 将每个因素“ ． f ；l ，2 ，⋯，m； 1 ，2 ，⋯． 按其程度分为P 个等级 “ 』 { “ ，“ ⋯ “ { 】 ， “ 称为第濮 因索的第 个囡索等级集 ．“ f j 1 2 ，⋯，p 则为因素“ ． 的第k 个等级． 1 ． 2 建立备择集 设评判对象有q 十不同方案 f 1 ．2 ，⋯，口 即备择集为 V{ u u ，⋯，u 1 ． 3 一级模糊综台评判 即按 各个因素的等级进行模糊综合评判． 设按第f 类中第』 个因素的第k 个等级12 i j k 进行评 判 ，评判对象对备择集中第 个元素的隶属度为 m J ； i 1 ．2 ，⋯，m；j 1 ，2 ， ” ，n k；1 ．z ，⋯．P；f 一1 2 ，⋯ q ． 则因素“ “ 的等级评判矩阵为 昱．产 1 l 【J l j ⋯7． 口 I I 7lJ 2 i ⋯ l m 把因素 ． 的第 个等级对该因素的隶属度 f 1 ，z ⋯，m； 1 ，2 ，⋯． ； kI ，2 ，⋯，J p 归一化后的值a i i k I 2 ／ ∑ ． 』 ， E 1 ，2 ．．⋯．m；』 1 ，2 ，⋯，n 作为该等级的权数，可得因索 。 的等级权重集为 。 a 1 z ⋯， ． 一级模糊综合 评判集为 曼f 4 是．J 6 b o z ．⋯．6 rM 其中b j l Y ． 口 ． j y } ， f 1 ，2 ⋯．m； ；1 ，2 ，⋯，nj 2 1 ．2 ，⋯，g ． 6 为一级模糊综合评判指标 ．它表示按因素 的所有等级进行综合评判时，评判对象对各 择集中第f 个元索的隶属度． 1 ． 4 二级模糊综台评判 维普资讯 第 1 8 卷第2 期 占丰林 分等分类多级模糊综合评判优选采矿方法 8 7 即按 因素子集 i 1 ，2 ，⋯，m 的所有 因素“ j 1 ，2 ，⋯， 进行模糊综合评 判，“ 的单因素评判集邑墒_尤 是一级模糊综合评判集旦 故矾的单因素评判矩阵为 R J S c 1 S n B． 【 6 ． I y ． 设 “ 为因素“ 的权数，则子集u 肭权重集为 垒 d a l2 ． 于是可得二级模糊综合评判集为 芝 A r 里产 h i1 ，b a ，⋯．6 _口 其中6 “ 毛 d ‘ y 州 ， 1 ， 2 ，⋯，mj f ． 1 ， 2 ， ⋯，q ． b il是二级模糊综合评判指标， 它表 示评判对象按因素子集Ⅱ r 的所有因素进行综合评判时，对备择集中第 个元素的隶属度 ． 1 ． 5 三级模糊综台评判 即在各类之间进行模糊综合评判，第濮 的单因素评判集里．就是二级模糊综合评判集 旦- ．故[ ， 的单因素评判矩阵为 R 芝- 旦z 旦 一 [ 6 门 卅 一[ ． f l 设第f 个因素类Ⅱ I 的权数为m，则因素[ ， 的权重集为 A d ，a ，⋯，0 于是可得三级模糊综合评判集为 芝 曼 b - ，b z ，⋯， 其 中b r ∑a I f l 1 ，2 ，⋯，口 ． 6 r 即为总 的模 糊综合评判指标，它表示评判对象按所有因素进行评判时，对备择集中第f 个 元 素的隶属度 ． 1 ． 6 评判指标的处理 得 到总评判指标 f ．1 ，2 ，⋯，g 之后，按最大隶属度法确定最优方案，即与最大总 评判指标m 6 j 相对应的备择元素V l 为最优方案． m b } 2 分等分类多级模糊综合评判优选采矿方法 2 ． 1 建立因素集 将影响采矿方法选择的因素分等分类，详见表 1 ． 表 中因素等级隶属度“ j j 是将每个具模糊性的影响因素分为五个等级，根据矿体的实际 条件得 出对每一 因素等级的隶属度，具体确定细则由于篇幅所限详见文献[ 2 ] ． 虽然 m的确 定仍然存在一定的主观因素，但 由于将模糊性细化 ．使确定出的隶属度更趋于客观，而且可 以根据设计 要求的精度，可适当增加或减少等级数 ． 可克服对因素的模糊性不分等级 隶属 度确定随意性大的不足 ． 维普资讯 舳 南方培金学院学报 1 9 9 7 年4 月 维普资讯 第l 8 毫第2 期 占丰琳t 分等分类多衄模棚综夸评判优选采矿方法 8 9 表中因素子集及每一子集的影响因素的选定，可根据设计矿山的具体情况，也可以增 减．率文只是作者碗士论文研究课题三大部分的第一部分． 第二部分是技术经济评价，详尽 的计算了企业贷款偿还期，内部投赍收益率 动态 、采矿成本和矿山效益，并与类似矿山进 行了比较 t第三部分进行了光弹模拟实验． 后两部分详 见文献【 2 l ， 2 t立鲁择囊 V { u l ，u t ，⋯，u 】 】 } 其中u 。 房柱法 ， u t 阶段矿房法 I u l 浅眼留矿法 I u 立撑支护钢筋悒凝土假顶隔离下向水平分层采矿法 u ‘ 有底柱分段崩落法 ； u ‘ 无底柱分段崩落法 ； u t 分层崩落法 I u 。 削壁充填法 ， u - 方框支架充填采矿法 ； u l o 尾砂充填法 I u - - 胶结充填法 ． 2 ． 3 t立权t囊 因素类权重集 一 O ． 2 6 ， 0 ． 2 7 ，0 ． 1 1 ，0 ． 1 4 ， 0 ． 1 2 各因素类中的因素权重集 ， l 一 0． 4 5 ，o ． 3 7 ， 0 ． 1 1 ，o． 0 7 t 一 0． 2 4 ，0 ． 3 6 ， 0 ． 1 4 ．0． 1 1 ， 0 ． 1 0 ，0． 0 5 I ffi 0． 0 8 ，0 ． 2 5 ， 0 ． 1 8 ．0． 2 2 ， 0 ． 1 2 ，0． 1 5 是 一 0 ． 2 1 ．0 ． 2 1 ，0 ． 1 5 ．0 ． 1 0 ，0 ． 2 0 ，0 ． 1 3 _ 0 ． 3 1 ， 0 ． 5 7 ，0． 1 2 每个因素的各个等级对谈因素的隶属度u j A f 一1 ，2 ．⋯，m；j ffi1 ．2 ．⋯，‰； 1 ，2 ，⋯-pI m5 ，， I l ；4 ，， I t 皇， I l n 4 冒6 ．， I 6 3 ，p5 详见表1 ． 每个因素的各个等 级 对备 择集 中各 方案的隶属度 f i ffi1 ，2 ，⋯，m P J f 1 ， 2， ⋯ ，口；F R-- - 5 ， l 4 ， 2 ， I ‘ 6 ， 如下 因篇幅有限．这里仅列出几个 t 县l l j ffi1 ，2 ，⋯， ； 1 ，2 。⋯。 3 ，p 5 ，q 1 】 ，以下均同 0 ． 0 1 ． 0 1 ． 0 1 ． 0 0 ． 9 0 ． 9 0 ． 9 0 ． 9 0． 9 0 ． 9 1 ． 0 0 ． 0 0． 8 0 ． 8 0 ． 9 0 ． 2 0 ． 2 0． 8 0 ． 8 0 ． 8 0 ． 8 0． 8 0 ． 1 0 ． 4 0 ． 2 0 ． 7 0 ． 0 0 ． 0 0． 2 0 ． 2 0 ． 1 0 ． 2 0 ． 1 0 ． 9 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 1 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 8 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 0 0 ． 8 0 ． 0 0 ． 0 0． 0 0 ． 0 0 ． 0 维普资讯 9 0 南方冶金 学院学报 1 9 9 7 年4 月 翌】 4 一 翌5 a 0． 9 0． 9 0． 9 1． 0 0． 8 0． 8 0． 8 1 ． 0 0． 9 0． 7 O ． 4 0． 4 0 ． 3 0 ． 8 0 ． 6 0． Z 0． 2 0． 2 0． 7 0． 2 0． 1 0． 1 0． 1 0． 4 0． 1 0 ． 8 0 ． 7 0． 8 0 ． 6 0 ． 6 0 ． 3 0． 7 0． 9 0． 7 0． 7 0． 7 0． 5 O ． 6 0 ． 4 0． 6 0 ． 9 0 ． 9 0 ． 9 0． Z 0． 2 0． 5 0． 8 0． 8 1 ． 0 0． 1 0． 1 0． 1 0． 5 0． 5 0． 8 0． 5 0． 5 0． 5 0． 9 0． 5 0． 5 0． 5 0． 5 0． 5 1 ． 0 1． 0 1 ． 0 0． 8 1． 0 1 ． 0 1． 0 1 ． 0 1． 0 0． 8 0． 8 0 ． 8 0． 7 0． 8 0． 8 0． 8 0． 8 0． 8 0 ． 7 0． 7 O ． 7 0 ． 6 0． 7 0 ． 7 0 ． 7 0 ． 7 0． 7 ‘ 0 ． 6 0． 6 0 ． 6 0 ． 5 0 ． 6 0 ． 6 0 ． 6 0 ． 6 0． 6 将 、A 、“ 、翌f 输入计算机，A S 翌 曼 翌、曼 成，最后输出总的模糊综台评判结果黾． 3 模糊优选计算机程序F S MM． F O R 0． 9 0． 8 0． 7 0． 6 0． 5 0． 9 0． 8 0． 7 0． 6 0． 5 的 计 算均 由计算 机完 作者用F O RT RAN- 7 7 言 自编了模糊优选计算机程序F S MM． F OR， 并在长城0 5 2 0 C- H 机和I BM P C 机上调试通过，模糊优选程序包括一个主程序和一个子程序，最后输出总的综 合评判结果 程序清单略 曼 0 ． 4 l 5 0 ． 4 3 0 0 ． 4 3 5 0 ． 6 3 0 0 ． 3 9 8 0 ． 3 7 7 0 ． 5 1 6 0 ． 4 8 7 0 ． 4 9 8 0 ． 5 1 5 0 ． 5 2 3 ． 4 模糊优选结果 一 根据最大隶属度法，最优方案就是与最大总评判指标me 舶 b t0 ． 6 3 0 所对应的备择 元素u t 即立撑支护钢筋混凝土假顶隔离下向水平分层采矿 ． 维普资讯 第l 8 卷第2 期 占丰林 分等分类多级模糊综合评判优选采矿方法 9 l 5 结论 ①虎墟金矿采矿方法模糊优选、技经评价及光弹分析均表明该矿采用立撑支护钢筋混凝 土假顶隔离下向水平分层采矿法技术可行经济合理j ⑦影 响采矿方法选择的因素较多且具有不同程度的模糊性． 分等分类多级模糊综合评判 优选采矿方法将影响因素既分等叉分类，同时处理了因素的模糊性和因素过多时权重分配的 困难，因此保证了对因素的状态和重要程度的确定更加符合客观实际，从而使采矿方法选择 建立在更加切实可靠的基础上； ③分等分类多级模煳综合评判优选采矿方法的模型把传统法的定性指标化成定量指标． 把定性定量混合选择化成单一的定量选择，把各种复杂的地质采矿因素，技术经济条件定量 化、模型化，从而使处理计算机化．便于建立采矿方法库和采矿方法选择专家系坑使采矿方 法选择 自动化 ④由于各因素及其各等级的-睦质与数日可不受限制。备择集元素的性质与数目也不受限 制和处理计算机化，因此采矿方法备选方案和采矿方法选择影响因素的眭质和数 目均不受限 制 ； ⑤该模型不仅可用来进行采矿方法优选，而且可用来评判其它各种事物，如各种技术经 济指标、各种设计参数的确定以及甩于教学评估等等 ． 参考文献 1 贺仲雄 ． 模糊数学及其应用 ． 天津 天津科学技术 出版社 ，1 9 8 3 ． 1 ～ 6 0 2 占丰林 ． 虎墟金矿采矿方法模蝴优选、技经评价与光弹分析． 南方冶金学院优秀埂士论文． 1 9 9 1 ． 3 3 --6 9 S e l e c t i n g T h e Mo s t Ap p r o p r i a t e Mi n i n g Me t h o d b y Me a n s o f F u z z y Co mp r e h e nsi v e Mu l t i s t a g e E v a l u a t i o n Zhan Fe ngI i n { De p a r t me n t o f Co n s t r u c t i o n g ng i n e e r i n 曲 Abs t r a c t Th e mo s t a p p r o p r i a t e mi n i n g me t ho d o f Hu x u Go l d M i n e i s s e l e c t e d b y me a n s o f t h e f u z z y c o mp r e he n s i v e mu l t i s t a g e e v a l u a t i o n me t h o d ，wh i c h o v e r c o me s t he s ho r t c o mi n g s o f t he t r a d i t i 0 na 1 s e l e c t i o n me t h o d a n d t h e n ume r i c a l s e l e c t i o n me t ho d s u s e d p r e s e n t l y ． Th e f u z z y s e l e c t i o n c o mp u t e r p r o g r a m FS M M FOR wr i t t e n wi t h F ORTRAN La ng u a g e i s c o mp i l e d． Th i s e va l u a t i o n me t h o d ， whi c h ha s p r o p e r l y d e a l t wi t h t he f u z z i n e s s o f f a c t o r s a n d ha s s o l v e d t h e p r o b l e m o f mu l t i f a c t o r we i g h t di s t r i but i on． hel p s t o s e l e c t i ng m i ni ng me t hod s quant i t at i v e l y a nd aut o m a t i c a l l y． Ke y wo r ds M i ni ng m e t ho d，Fu z z y s e l e c t i o n， Fuz z y c ompr e he ns i ve m ul t i s t age e val uat i o n m e t hod， 维普资讯