运用模糊数学选择东坪金矿的采矿方法.pdf

第1 3 卷1 9 9 2 年第 2期 蚩盘 1 l ‘ 运用模糊数学选择东坪金矿的采矿方法 刘 东 长 沙矿 山研 究院 【 摘要】本文运用模糊数学方法对东坪金矿倾斜薄矿体的采矿方法进行 了初选 和 终 选。 在采 矿方 法选 择的基 础上 进行 采矿 方 法 方案的 设计 比 较， 从 而得 出最优 的 采矿 方案 其结果与专家定性的舟析结果相吻合，且更准确 ， 更垒面。 所选择的采矿方浩为矿 山生 产带 来可 观的 经济 效益 和挂舍 效 益。 关t 词； 东坪 金矿 r采矿 方 法 ，模糊数 学 一 、前 言 在东 坪金矿采矿方法选择 中，运用模糊 数 学方法对东坪 金矿 进 行 采 矿 方 法 的 初 选， 技术经济指标推测和终选 。在选择 出最 优的采矿方法类 型的基础 上进行采 矿方 法多 种方案 的设计，最终选 出最优 的采 矿方 法方 案。 三 、运 用模 糊 数 学 方法 韧选 采矿 方 法 一隶属度 的计算 本文采用了线性 函数法和二元 对比 排序 法确 定隶属 函数的大致形状。 1 ．线性 函数法 f r ． J 1 二、东坪金矿地质概况 或 1 一 一 2 J ⋯ 东坪金矿是一 个矿体埋 藏条件较复杂的 矿山。矿脉主要 由石英 单脉， 上下盘 石英 复 脉和 脯 c 侧 内红色钾长石 化带 及钾 长石化二长 岩、矿 化二长岩组成。 围岩主要为二长岩。 矿 岩 均稳 固， 矿岩硬 度系 数 f1 0左右。1号 脉 矿体上部平均倾角 4 7 。 左右，下部变缓 矿 石 含金 品位 1 2 ． 7 3 g ／ t ， 上部l 5 ～1 6 g／ t 以上， 最高3 7 4 ． 6 1 g／ t ，下部 品位逐渐降低，矿体分 枝复台严重 。其 矿体 赋存条件见表 1。 矿体曩存囊件豆储量 囊1 矿体走向m I 5 6 0 I 4 2 3【 3 2 6 1 厚 度【 【 l 1平3 ． 3 均 2为 l5 ． ． 5 7I f。 ．4 6 ～ 0 ． 7 。 } 1 ． 0 l ～ 1 ． 5 1 蛳 角 4 0‘ ～5 0 。 3 0 。 ～4 5’ 3 5 ‘ ～6 0 2 圹石体重 f t ／ 【 【 l。l 2 ． 6 2 l 2 ． 6 2 I 2 ． B 2 3 圹 石 置I万t l 3 5 2 l 5 ． 8 0 5 1『 9 ． 3 0 2 6 4 台 金属 量 l k g l 4 4 8 0 ． 9 B l 5 7 9 ． 8 } 1 8 1-0 ． 3 5 盒品位l g ／ t】 1 2 ． 砧 l 9 ． 9 8} 1 9 ． 7 8 式中 r t 』 因素 J指标 的隶属度 ， 』 因素 的 指标 ， ⋯ 各 因素 J的指标最大值。 矿 体倾 角，， ⋯ 9 0 。 J 矿岩硬 度系数，， ⋯ 2 0 ． 对于矿 体厚度等无 固定最大值等 指 标， 取 各方 案的相对最 大值。 1 式适用于一些正指标，即越大越优 的指标 ，如 劳动生 产率 ，采场生产能 力， 吨矿盈利 等。 2 式适 用于一些反 指标，即越小越优 的指标，如 采矿 贫化率 ，采矿损失率等。 2 ．二元对 比排序法 任给一对 因素 、 ， 所谓二元比较级 是 指 数 对 ， ， 满 足0 ≤， ， Ⅲ} ≤1 其 意义在于 在 2与 的 二元 对比中， 若 具有某特性的程 度定为 B 么 具有 该特性的程度便应 为 ， ． 维普资讯 ‘ ； 排序规则 记， ， 垒一 ma _ ， - 显然有 ， ，， [ “ “ ’ c s ， 以， t 为元素作成矩阵[ ， c 一 取为 1 ] ， 叫相 及矩 阵。 二相 似优先 比法初选 采矿 方法 首先选 取代表 R种采 矿方法的典型 生 产矿山，列出生产矿山和设计矿山的地质和 开采技术条件等m个指标， 如固岩、矿石稳 固性， 矿体厚度、倾 角等 ， I 设计矿 山为 固 定样本， 比较它和列 出生产矿山的相似程度。 相似 程度以海 明距离 表示 - ． 一 ‘ - 』 。一 j 式中 固定样本的某一指标值 ． 第 i 种采 矿方法的相应指 标值 j 第 J种采矿方 法的相应指标 值 得 出相似优先 比r t J r t J - j ／ - ． - j 5 n1一r‘ J 6 成横糊关系矩阵R R r I J _ x - ∈[ O ， 1 ]i ， J1 ， 2 ， ⋯ ⋯ r 。 J 满 足以 下要求 1 若o ． 5 r ． j ≤1 ，则 z ． 优于 j 2 若 0 ≤r ‘ J 0 ． 5 ，则 j 优于z ． 3 若i J ，则 f 。 r J ‘ 1 对每个指标 都可以计算 出相 应的 相 似 关 系 最“ 2 ， ⋯m 。据矗 值，可对每个矩阵顺 序由 I t l 、 选取 值，A ∈[ O ， 1 ] ，按下式选 取 ≈， 、 i i 企 } 7 。 1 j l ≤r ‘ J 时，r ． j 取为 1 I 式 ZI书采取扎德符号 “ 与“ V” 舟鼬表示求最小与求最犬的运算，使 的截 矩阵中首先达到 l | 韵样本最相似，然后删去 戋垒 该样本的影响，即删去该行及所对应之列， 再选下一个 值， 重复以上步骤，依次取相 似样本的序号 为 “2” ，“3 ， ⋯⋯等等。 对其它影响 指标 的模糊关系矩阵进行 同 样的比较，得 出每一采矿 方法影响指标的 字 号。对每一采 矿方法各影 响指标序 号逐一累 加， 得序 号和。以序号和 最小的采 矿方法最 接近 固定 样本。 三模 糊关系方程推测 技术经济指标 设计矿 山的采矿 方法技术经 济指标 可从 同类采 矿方法 的类似 矿 山的统计 数 据 中 推 算 。由于选 取的类似矿 山矿床赋存条件， 技 术 管理 水平还是 有差异 的。因此，所选取 的 数据要根据 几个 矿山的情 况加权处 理，即 y∑ 。 X 8 式中y所设计矿 山的某项指标 ．类似矿 山所对应的权重值 ． 类似矿 山所对 应的指标 权值 。 的大小 在不考虑人为 因素时 取 决于 设计 矿 山的地质 赋存条件与其它对 比矿 山的相似程度。如采场生产能力主要与矿 体的走向长度，矿体厚度，矿体倾角有关J 采矿工效、采矿回收率、采矿贫化率、采矿 成本主要与矿体厚度、矿体倾角、矿体上下 盘围岩的稳固性有关。因此，可列关系式 D B 9 即 a 1 ． a 2 ， ⋯a l ， 2 ， ⋯ ． r b l J ， 61 ， ⋯ 6l _1 6 m 6 2 2 ， ⋯ 6 2 ； O ⋯⋯⋯⋯⋯⋯． ．． I 6 1 。 6。 z ， ⋯ 6。 ． I j 式中a ． 设计矿山地质赋存条件的隶属 度。 6 ． j 类似矿 山地质 赋存条 件 的 隶 属度 各生产矿山的权值 权 值 要 作归一化处理 ，使各值 在[ O ， 1 ]之 间，求解模糊关系方程采 用络罗李济法。 维普资讯 第1 3 卷1 9 9 2 年第 2期 四 模糊综 合决策法终选 采矿 方法 对初 选 出的一组采 矿方法，各采矿方 法 之间，某些效果指标 好些，某些效果指标差 些j各 项效 果指标的单 位不同，相互 间没可 比性，某 些指标 如 安 垒程 度还 无定量 标 准。因此要采用模糊 综台决策法。 本文采用模糊线性 加权变换的方法，这 样吸 取了模糊变换的思 想，而矩阵仍用普通 的加、乘 法，可达到主 次因素垒盘考虑 的 目 的 。 旦 ‘ 曼 ， ⋯ W r“ n ⋯ n 。 r2 l r ⋯ 2 、 r _l 42⋯ _ 1 0 式中； 各方案的相 对选 择率矩 阵 各指标的 权矩阵 模糊关系隶属 麈矩 阵 权矩阵按 一种 改进的层次分析 法计 算，先将 指标两两比较，按其重要程度划分为 5个等 级，进行 赋值。见表 2。 于是得 如下判断矩阵 B r b l I b l 2 ⋯ b I - 1 B b2 1 6 2 2 ． ． ． b2 b I b． 2 ⋯ b 。 ．／ ⋯ 指标■值寰 1 1 寰 2 重 要 程 度 两团索同样重要 某因素比另一因素稍重要 某因素此另一因素较重要 某因素地另一因紊很重要 某因素比另一因素梗重要 式 1 O 中，6 ． J 表示甲指标B 对乙指标 Bj 的重要程度值， 且满足 b 1 ，6 J I ／ b “ “， J1 ， 2 ， ⋯， 然后 据下列 流程 一次得到权重值 1 3 f 构 造 4 断 矩 阵 占f r一 l E 6 “i ， 1 1 ， 2 ． ⋯⋯ J 求 占 特 征 向 量 方 根 往 ，J 二互_一 1 S T O P 1 1 ． ．． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ．J 定量指标 的隶 属度据式 1 ， 2 求 得， 非定量 指标 的隶 属度据式 3确定。 ’ 五采矿方法选择 的实 际应 用 要求选 择的东坪金矿 1号 脉平均地质 品 位为 1 2 ． 7 3 m g ／ t ，矿体平均厚度1 ． 5 7 m， 平均倾 角4 7 。 ，矿 岩硬度系数均为 1 O 。设 计 时 要求达到的主要技术经济指标为 矿 房生 产能力 S t ／ d ，采矿损失率为5 采 矿 贫 化率 为l 8 。 1 ．采矿 方法初选 选取八个代表空场法和充填橡的适用条 件的典型矿山，列出其有影响的地质赋存条 件和 技术经 济指标，见表 3。 据相似优先比法计算结果，各采矿方法 序号和分别为 A1 2 4 ， A2 2 1 ， A8 3 5 ， A‘ 1 4 , AB 2 3 ， A日 2 3 ， A 3 4 ， AB 1 7 。 据序号和越小越相似的原 只考虑韧 选因素时与东坪金矿条件最相似的矿山所对 应的采矿方法依次为电耙留矿法、分层充 填 法， 留矿垒面法，分段空 场法’爆力运 矿 采矿法，垒面采矿法，阶段矿房法、中藻孔 房柱法 。 2 ．采矿方 法终选 1 采矿方 法技术经 济指标 推测 据韧选结 果，各选取四个采用浅孔留矿 法，分层充填法和分段空场法的矿山． C 见表 4 。 推测东坪金矿采用逸三种采矿方法可达 一 维普资讯 到 的技术经济指标 ，推测结 果见表 5。 2 采 矿方法终选 采 矿方法选择要考虑采 场生 产能力 a ， 采 矿工 鼓 b ， 采 矿损 失率 c ，采矿 贫 化 采 矿 方 法l 矿 悻 厚 度 j ⋯．1 1 1 1 黄金 率 d ， 采矿成本 e ， 以及采矿方法采 用 后的安垒程度 f ， 施工简单程度 g ， 矿 山熟 悉程 度 h ， 对备类矿体 的 适 应 程 度 i等九个 因素 。 新琏采矿方法的主善髟一日素寰 寰3 ’ f 值 I f 值 l f 值 l t ／ d { I 垒面采 矿法 4． 5 2 0 3 8 4 7 8～ 1 2 ． 【 4～ 7 6 0 4 5 留矿生 词浩 1 ． 2 3 4 0 5 5 l 0 ～1 2 8～ 1 0 『 1 0 1 2 5 0 1 5 j 中祥孔房柱法 7 1 0 3 0 l 】 ～1 2 l 2 ～1 4 8～1 0 【 2 2 5 1 7 5 9 电耙留矿法 1 ． 9 1 3 5 - 5 9 9 0 5 9 1 0 1 7 5 分 段采 矿法 5 ． 5 4 0 A 5 5 9 9 9 5 0 0 1 5 。 l 6 7 爆力运矿法 6 4 5 6 8 t 8 ～1 0 } 6～ 8 1 2 5 1 5 l 7 5 腑段矿房法 1 6 5 7 - 5 8 l 0 6 ～1 0 4～ 6 4 3 0 1 3 l 1 舒层充填法 “ ] 3 4 8 ～1 0 8～l 0 8 0 4 1 2 待 选 采 矿 方 {击 1 ． 5 7 毒 7 10 10 l 1 0 75 一j 1 8 煮坪量r与部分生产矿山地囊一存条件墨技术经待指 l坛寰 露 800 108oo 5 5 9 舒段空场j击4 l 舯0 1 0’吕 I柏 粤 ll i l．“ }如 l I Al I 1． 1 6 - J t ／ d B， 茬 班 敢 篓 螽 失 篓 j 委 化 垂 j I Bi u B o J B I I } 0 ； 。。 I ． 1 5。7．55 122 17 4 5 10 { 1 0 l g } 4． 1 】 ． 1 I i 6 5 6-5 1o0 l 9． I 】。 l 3。 10．5 i g 9 {8 0 l 1 4 I 1 5 ． g l 1 6 7 I 1 3 查 竺 i 竺 l ．i l J t o I 1 0 _ r 厂⋯ 一 iI 一～J ～ 一 豢■的幂r方接技泰盔井柑蠢寰 寰5 泉 矿 方 法 泉 罐 力 栗 鼓 掐 c 壹 率 贫 簧 率 采 毙 奉 境孔留矿法 曲． 2 1 5 5 ． 3 6 9 ． 0 7 ， 9 ． 6 3 f ， ．22 8． 8 8 50． 0 2～ 5 4． 0 9 1 2． 4 8 1 3 ．5 7 舟屡壳壤法 酏． 6 ～盯 ． 7 6 2 ． 9 4 ～4 ． 7 4 3 ． 蚰～4 ． 6 4 2 5 ． 1 3 3 0 ． 2 6 1 5 ． 1 5 1 7 ． 7 3 铮段 空场 接‘ 8 a． 9 6 , 9 7 ． 7 8 6 - 1 ● 1 O 9 B 7 o 5 一l l - 4 8 3 0． 1 6 ～4 e ． 2 3 1 3 ． 4 5 ～ l 5 ．6 3 l 9 ” JI{●J●1【【 执 一 Ⅲ 埘 廊 一 0 5 6 1 叫0 垢 地 l l 蕊 一 O 湖∞l l l _‘ 一A A A A 一 法 一 填 一 竞 一 层 一 舒 维普资讯 第1 3 卷1 9 9 2 年第 2期 首 先计 算这九个影 响因素 的权重，据表 2，构造判 断矩阵B d b C ． 1 1 3 3 3 1 2 3 了 1 1 1 1 1 2 3 3 ． 1 l 2 2 4 4 4 而 3 3 号 4 4 2 4 4 2 z z 吾 s s 吾 5 5 4 g I 百 1 1 1 百1 告告1 【 1 1 1 1 1 1 1 l 百 i i 虿 百 百 z 击击z z {s 1 3 运崩改进的层次分析法， 归一化后得权矩阵。 a b c e W 0． 0 8 2 ， 0． 1 5 2 ， 0 ． 1 4 1 ， 0 ． 0 5 4 ， 0． 0 8 2 。 ， { 0 ． 3 1 6 ， 0 ． 0 3 7 ， 0 ． 0 3 2 ， 0 ． 1 04 对于 表 4串韵 定量 指标， 由线性 函数法 求其隶属度。对于非定量指标，由二元对比 排序法求得 。九 个因素的隶属度矩阵为 0． 6 27 0． 5 30 1 0． 13 2 0． 53 7 0 {0 l 1 矗 J 0 ． 2 07 l 0． 3 3 3 l 1 。 1 5 据式 1 0 得 R 一 O ． 3 5 1 5 ， 0 ． 6 5 8 5 ， 0 ． ； 4 0 7 即浅孔留矿 法的相对选 择率为3 5 ． 1 5 ， j } 层充填 法的相对选择率为 6 5 ． 8 5 ％，分 段 空场法的相对选择率 为 5 4 ． 0 7 。匿 此，东 坪金矿应主要采 用分层充填法。 运用模糊数学方法所确定的 分 层 充 填 法，与用经济技 术类比法所选定 的采矿方法 是一致的。由此也可进一步验证用模糊数学 方法选择采矿方法 的可行 性。 五、 小 结 与评 述 模糊 数学方法 能模拟专家 的思维过程 ， 系统地，定量地描述 了采矿方法选择的整个 过程，最为符合采矿方 法选择的实际。与经 济技术 类比法相结 合，能全面准确地 选择最 优 的采矿方 法方 案。 所选择的上向分层块石充填采矿法在两 年的现场试验中取得了丰硕成果，该珐减壤 了地压话动，实现安垒回采与解决倾斜矿体 的出矿问疆。在一年的回采时间中就为东坪 金矿多盈利1 1 0 多万元， 矿石贫化率由1 9 8 8 年 的 2 3 降至9 ． 3 8 ％，损失率由 2 0 减少到 3 ． 9 6 ，所取得的经济效益和社会效益是极 为显 著 的 I 9 9 0 年 1 2 月，东坪 金矿上向分层 块石充填采矿法通过了中国黄金总公司的鉴 定。其中运用模糊数学选择采矿方法得到了 与 会代 表的高度评价。 本 文的写作得到了硕士学位指导 老师 刘 德茂， 邓洪 贵教授级高工 的指 导， 另 外 肖 国清高工 提供了大量 的帮助，在 此 表 示 感 谢。 编辑 杨洪新 T h e a p p l i c a t i o n o f f u z z y ma t h e ma t i c s t o t h e s e l e c t i o n o f m i n i n g me t h o d i n Do n fl - Pi n g Go l d Mi n e Li u Do ng Ch a a y s h a Re s e a r c h[ n s l i l u g e o ， M i n e Ab s t r a c t I n t hi s p a p e r ， t he f u z z y me L he me L i e e wa r a p p l i e d t o t h e i n i t i a l a nd ，1 4 1 4 1 4 一 4 一 4 e 1 2 2 1 2 1 4 d 2 3 3 1 2 4 d 6 C e ， 6 4 6 3 6 l l 3_ 5 2 9 2 ● ● ● ● ● ● 0 n O 1 0 0 0 oD 1i 6 1 5 4 4 2 5 ● ● ● ● 0 0 O 1 0 0 1 维普资讯 1 6 黄金 第1 3 卷1 9 o 2 第 2期 冲击钻机钻凿冻结砂金矿 王 兆 林 孙 责 仁 国家黄盒管理局长春黄盒研究所 黑龙江、内蒙及西北等省区为我国砂金 的主要产区。由于地区纬度高，许多矿区多 年冻土及季节 冻土发育 ，严重影 响了砂 金产 量 的提高 为此．我们 自1 9 8 9 年在伊春市 新青 区小 鱼河金矿开始 了冻土 爆破 渗灌解 冻 试 验 研 究。 一 、矿 区地质 及水文地质 矿床成因 属河谷 冲击型砂金矿 。 区 内 出露 的前 第四纪地层 只有 上元古界 兴东群中部层。由黑云母斜长片麻岩、绢云 母石英片岩、黑云母斜长花岗质混合岩夹有 太理岩组 成。 区 内侵入岩分 布甚广 ，有 片麻状混 合花 岗岩 肉红色斜长花岗斑岩等。 区内混合砂物质组成中粘土含量较少， 仅占7 ～8 ％左右 矽含量最多， 占4 8 4 9 ％ 左右。其次，砾石占4 1 ～4 4 ％左右。因此， 奉区矿体应属于含砂砾较多，含巨砾较少的 砂矿 类型。 。 但在 “ 关 门殂 、 即在两山相 间的矿体狭 窄处 ，巨 砾含量 较 多。 主要含水层为砂砾层，厚度为2 ． 5 ～4 ． 0 m。地下水面瀑度为 0 ． 2 3 I ． 5 m， 水位变 ● 幅 0 ． 7 8 m 。 矿体上层分布有0 ． 7 ～1 ． 2 m左右的腐植 土及亚粘 土，均 有植被覆盖，形成 对冻 土的 伊春 市新 青 区黄 金公 司 良好隔温层 、冻土情况及特征 冻土分为难融 和易融两种 矿区 内大部 分 属难融 冻土。 难融冻土的特征 含冰率高， 平 均 为 1 0 2 0 ％，地温相对低，平均为零下 2 ℃ 左 右 在垂向上地温变化为上下两端高，中间 低，条带状互层结构，在凿岩与爆破中，表 现出横现备向同性体的特点；强度较大，相 当于岩体中等稳固及稳 固性较差 的 岩 石 强 度， ，值约为 4～ 6。 大部 分冻土分 布于河谷 及河漫滩 上。 _庶 土面积占矿体面积 的8 5 ％。其余部分为水融 区，分 布在 现代河床及其两翻 ，宽 度在 3～ 1 0 m的范 围 内，主要 表现为季 节冻土。 三、冻土 中的爆破渗灌作用 在 冻土 中进行 爆破能直接破坏冻 土的结 构，使冻土松动以形成 最佳 的松散体 。同时 在冻土中形成水流 的渗灌区，加快空气、水 流与冻土 的热交换 ，以便在一定 的时 间周 期 内，使冻土融 化，特别 使含金层 基底的冻土 融化，达剜解冻 的 目的。 以往国外进行冻土爆破的钻机一般采用 磕头钻、潜孔钻 、牙轮钻 、振动钻机 以及水 枪成孔。目前国内尚无采用上述钻机进行冻 土爆破成孔 的报道 。 f i na l s l e c t i o n o f m i n i n g me t ho d f o r i nc l i n e d na r r o w o r e bo d y o f Do n g - Pi ng Go l d M i n e ． On t he b s i j of t hi s ， t h e c o mp a r i s o ns a mo n g t he va r i o u s mi n i ng me t h o ds we r e ma d e ， t h us t he o p t i mun mi n i n g pr o gr a mme wa s de r i ve d whi c h n ot onl y c ompl e t el y c oi nci de d w i t h s pe e i a l i s t ’ s qua l i t a ti ve ana l ys i s but m or e a C C U r a t e a nd c o m p r e h e n s i ve b r i n gi ng a b o u t r e ma r ka bI e e c o l l o m c a n d s o c i a l be ne f i L K y 如‘日印 写- p { 晶g a0 王 d M掘 e I I n i i i 丑J mo t h o d f z z y ms , he ms t i C B 维普资讯