浅谈采矿方法的优化选择.pdf

试验研究 I MP化I矿物与加z 2 0 0 9年第 1期 文章编号 1 0 0 8 7 5 2 4 I 2 0 0 9 J 0 1 0 0 2 50 3 浅谈采矿方法的优化选择 刘加冬 ，陆 文 ， 路洪斌2 I ． 西南科技大学 环境与资源学 院， 四川 绵 阳 6 2 1 0 1 0 ； 2 ． 马鞍山矿山研究院 ， 安徽 马鞍山 2 4 3 0 0 4 摘要 采矿方法的选择是一 个多 目标多层 次的决策问题 ， 传统的选择方法大多 只能定性分 析 ， 易导致决策不够科 学。本文建立了模糊 层次结 构模 型， 以定性分 析与定量分析 相结合进行采矿 方法的优 化选择 ， 并以具体 采矿工程 为 例， 详细地阐述 了模糊层 次分析 法的应 用。结 果表 明了该方法具有很强 的实用性 、 可靠性 、 科学性。 关键词 模糊层次分析法 ； 采矿方法 ； 优化选择 ； 模糊一致矩阵 中图分类号 TD 8 5 3 ． 3 文献标识 码 A 0 引言 在矿 山工程设 计 中 ， 采 矿 方 法 的选 择 是 一 个 至关重要的环节。采矿方法选择得合理与否 ， 直 接关系到矿山开采投资 、 生产效率和矿石回收率 ， 决定着矿 山能否安全 、 经 济、 高 效、 可靠 地生 产。 传统 上采矿 方法 的选择多 是通 过经 验类 比法来 确 定 。由于矿 山赋存 条件多 种多 样 以及技 术 经济 条 件各不相同， 这种传统的方法存在很大的局限性。 为了克服传统选择方法的不足 ， 本文采用模糊层 次分析法对采矿方法进行了优 化选择 ， 使定性分 析与定量分析相结合， 从而选 出最优 的方案。结 果表明了该方法具有较强的可靠性 、 实用性 以及 科 学性 。 1 模 糊层次 分析 法的原 理 由美国运筹学家 S a t t g T I 等人 在 2 0世纪 7 0年代创立的层次分析法 J 是一种定性 分析和 定量分析有机结合 的多准则决策方法 ， 在社会 、 经 济、 管理和军事等众多领 域 中有着广泛 的应 用。 为了改进传统层次分析法 中准确建立判断矩阵的 困难 、 一致性检验缺乏科学性 以及判断矩阵一致 性与人类思维一致性差异等问题 ， 以提高决策的 科学性和可靠性 ， 一些学者提 出了将模糊数学引 入层次分析法[ 2 -- 5 ] ， 即模糊层次分析法。 1 ． 1 建 立层次 结构模 型 根据问题的性质和 目标 ， 系统分析各 因素之 间的关 系 ， 建立 层 次结 构模 型 ， 如图 1 。 图 1 层次 结构 模型 1 ． 2 建 立模 糊优 先 关 系矩 阵 模糊优先关系矩阵 A a n X n 其 中 元素 a 表示方案a 相对于方案 的优 劣程度 ， 其值由下式给 出 等优 1 ． 3模 糊一 致矩 阵 模糊一致矩阵 B 6 式 中 6 o I 5 收稿日期 2 0 0 80 51 2 作者简介 刘加冬 1 9 8 2 一 女 ， 西南 科技大学环境 与资源学院， 硕士研究生， 研究方 向 岩土工程 ；邮箱 l i u j i a d o n g 8 2 0 9 1 6 3 ． c o m 2 5 口 口 口 于与于 优 优 ．1 ， ．， 口 5 口 1 0 0 ， ● ● ● ● ● ● 【 试验研究 I MP化 I矿物与加I 2 0 9年第 1期 rf ∑口 趱 1 ，2 ，3 ， 4 ， ⋯， ， 2 I l b 为模糊一致矩阵的元素； 由模糊优先关 系矩阵A 中第 i行各元素求和而得 。 1 ． 4 计算排序向量 计算排序向量的公式 S f 一 s 1 式中 S Ⅱb l ／ n ； 为 方案i 相 对于 j 1 目标的权重 ； S i 为模糊一致矩阵B第 i 行各元素 的几何平均数。 1 ． 5方案 综合评 价 C W R 1 ， 2 ， ⋯ ， c 式中 C为方案综合评价分值 ； W 为准则层 相对于 目标层的权重矩阵； R 为各方案层相对于 准则层 的权 重矩 阵 。 2 采矿 方法优 化选择 的模 糊层次 分析 2 ． 1地 质概 况 某铜铁矿床 ， 走向长 3 5 0 m， 倾角 6 O ～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 。矿石为含铜磁铁矿， 致密坚硬 ， f 8 ～ l 2 ， 属 中等稳 固 。上盘 为大理 岩 ， 不够稳 固 ， f 7 ～9 ， 岩溶发育 ； 下盘为矽卡岩化斜长岩及花岗闪 长斑岩 ， 因受风化 ， 稳 固性差 。矿石品位 较高 ， 平 均含铜 1 。 7 3 ％， 平均 含铁 3 2 ％。矿山设计年产矿 石量 4 3万 t ， 地表允许陷落。 2． 2采矿 方法初 选 由于矿石中等稳固、 围岩稳固性差、 矿体倾角 大 、 地表允许陷落等条件， 结合考虑矿石的损失贫 化率 ， 采矿工艺等因素 ， 可用无底拄分段崩落法 ， 分段高 1 0 m， 回采巷道间距 1 0 m， 垂直走向布置， 矿块生产能力 3 5 0 ～4 0 0 t ／ d ， 采准工作量 1 5 m／ k t ， 矿石损失率和矿石贫化率分别为 1 8 ％、 2 0 ％， C1 Pl P2 P1 0． 5 l P2 0 0． 5 2 6 C2 P1 P2 Pl 0． 5 0 P2 1 0． 5 劳动生产率为 7 1 5 t ／ , ／ k a 。根据矿石价值、 围岩 与矿石稳固性和矿床规模等条件 ， 又可用上向水 平分层充填法。由于矿柱 回采方法的不同， 这种 方法又可分 为两 种方案 第 一种方 案矿房宽 1 O m、 矿柱宽 5 m、 矿房用上 向水平分层尾砂充填法 回采 ； 矿柱用 留矿法回采 ， 事后一次胶结充填。先 采矿柱 ， 后采矿房， 矿块 生产能力 1 2 0 ～1 6 0 t ／ d ， 采准工作量 1 0 m／ k t ， 矿石损失率和矿石贫化率 均为 6 ％， 劳动生产率为 4 2 9 t ／ ． h ． a 。第二种方案 矿房宽 1 0 m， 用上 向水平分层 尾砂充填法 回采， 靠矿柱边砌隔离墙， 矿柱宽 5 m， 用无底拄分段崩 落法回采， 矿块生产能力 2 0 0 2 5 0 t ／ d ， 采准工作 量 1 0 m／ k t ， 矿石损失率和矿石贫化率均为 9 ％， 劳动生产率为 6 1 3 t ／ , K a 。 从上可以看 出， 第二种方案虽然矿石的损失 率和贫化率较低 ， 但矿块生产能力 和劳动生产率 都比其它两种方案低 。并且充填工艺复杂 ， 需要 大量水泥 ， 此方案不予采用。 第一种方案相对第三种方案矿石的损失率和 贫化率较 高， 但是矿块生产 能力大 ， 劳动生产率 高 ， 回采工艺简单。这两种方案的优势不相上下， 还需进行综合分析 比较。 2 ． 3构造 模糊优 先 关 系矩 阵 经分析该矿具体情况 ， 并对两方案优缺点和 主要技术经济指标进行 比较 ， 建立如下模糊优先 关系矩阵。 C ～ C 5 分别代表矿块生产能力 、 采 准工作量、 矿石损失率、 矿石贫化率 、 劳动生产率 ； Pl 、 P2 分别代表方案一和方案三 C3 Pl P2 P1 0． 5 0 P2 1 0． 5 P2 O O． 5 P2 l O． 5 誉 试验研究 I MP纪工矿 与加工 2 0 0 9年第 1 期 2 ． 4 构造模糊一致矩阵， 并计算排序向量 由模糊优先关系矩阵变换为模糊一致矩阵并 进行层次单排序 ， 结果如下 2 ． 5方案综合 评价 方案综合评价分值如下 C W R 0 ． 2 0 1 2 0 ． 1 0 9 4 0 ． 2 8 7 9 0 ． 1 5 6 6 0 ． 2 4 4 8 0 ． 4 6 8 9 0 ． 5 0 1 0 2 ． 6结果分析 以上计算结果表明，矿房用上 向水平分层尾 砂充填法回采、 矿柱用无底拄分段崩落法 回采 的 方案的权值相对较大。因此，综上分析后，该矿 采矿方法选用第三种方案。 3 结语 模糊层 次分析法具 有层 次分析法 的所 有优 点 ， 层次结构一 目了然 ， 且计算方法简单 ， 能够有 效地解决多层次多因素的系统问题。模糊层次分 析法使定性分析与定量分析相结合进行采矿方法 优选 ， 能够增加决策的实用性 、 可靠性 、 科学性 ， 能 够用数值的大小直观地反映出各个方案的优劣程 度， 是一种比较实用的决策优选方法。 4 参考文献 [ 1 ]赵焕臣．层次分析法【 M]．北京 科学出版社 ， 1 9 8 6 ．1 ～2 0 ． [ 2 】姚 敏 ， 黄燕君．模糊一致关系及其应用[ J ] ．电子科技大学学 报．1 9 9 7 ． 2 6 6 6 3 2 --6 3 5 ． [ 3 ]程 良奎． 模糊一致矩阵在层次分 析法 中的应用 [ J ] ． 海运学 院 0． 6 3 40 0． 3 3 60 0． 3 3 60 0． 3 3 6 0 0． 6 3 4 0 0． 3 3 6 0 0． 6 3 4 0 0． 6 3 4 0 0． 63 4 0 0． 3 36 0 学报 ．1 9 9 8 ， 1 9 2 5 5 ～6 O ． [ 4 ]吕跃进 ．基于模糊 一致矩阵 的模糊层次分 析法的排序 [ J ]． 模糊 系统与数学 ． 2 0 0 2 ， 1 6 2 7 9 ～8 5 ． [ 5 ]张世雄 ， 陈庆发 ， 许名标 ．模糊层次分 析法在爆破方案优化选 择 中的应用[ J ] ．爆破．2 0 0 4， 2 1 4 8 3 ～8 5 ． S u p e r f i c i a l v i e ws o n o p t i mi z a t i o n o f mi n i n g me t h o d L I U J i a d o n g ， L U We n ， HU Ho n g ． b i n g 2 1 ． S c h c o I o f E n v i r o n me n t a n d Re s o u r c e s ，S o u t h west Un i v e r s i t y o f S c ’i e n c e a n d Te c h n o l o g y，Mi a n y a n g ， S i c h u a n，Ch i - n a 2． M i n e Re s e a r c h I n s t i t u t e o f M a ’ a n s h a n M a ’ a n s h a n An ． h u i 2 4 3 0 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t S e l e c t io n o f mi n i n g me t h o d i s a c o mp r e h e n s iv e j u d g e ． me n t w i t h mu l t i - o b j e c t i v e a n d mu l t i h i e r a r c h y ．t h e t r a d i t io n a l s e l ec t i o n me t h o d s a r e n o t s c i e n t i f i c e n o u g h i n d e c i s io n ma k i n g d u e t o i t s q u a l i t a t i v e r i e wp o in t ．I n t h i s p a p e r ，t h e mo d e l o f f u z z y h i e r a r c h y a n a l y s is o f t h e s e l e c t i n g mi n i ng m e t h od i s s e t u p， a c c o r d i n g l y t h e q u a l i t a t iv e a n a ly s i s cou l d he comb i n e d b y t h e q u a nt i t a t iv e a n aly s is ， c o mb i n i n g t h e mi n i n g e ng i n e e r i ng i n s t a n c e ，t h e a p p l i c a t io n o f f u z z y hie r a r c h y a n aly s i s i s e x p o u nd e d i n d e t a i l ．Th e p r a c t i c e i n d ic a t e s i t s p r a c t i ca b il i t y ，r e li a b i l i t y a n d s c i e nt i fi c n a t u r e ． Ke y wo r d s f u z z y h i e r a r c h y a n a l ysis ； min i ng me t h o d ； o p t i mi z a t i o n ； f u z z y ma l l “ 2 7