基于模糊评判的某矿露天转地下采矿方法优选.pdf

I SSN 1 67 1 2 9 00 CN 4 3 1 3 4 7 ／ TD 采矿技 术 第 1 2卷 第 3期 M i ni ng Te c hn ol og y，Vo 1 ．1 2， No ． 3 2 O 1 2年 5月 M a y 2 01 2 基 于 模 糊 评 判 的 某 矿 露 天 转 地 下 采 矿 方 法 优 选 杨 相 如 武汉理工大学 资源与环境工程学院 ， 湖北 武汉4 3 0 0 7 0 摘 要 针 对 某矿 山要 求生产 能力 大 、 机械 化 程度 高的 采矿 方法 的现 状 ， 基 于模 糊评 判 ， 利 用层 次分析 法分析 采矿 方 法影响 因素权 重 ， 并使 用 变权分析 法对基 础权 重进行 变权分析 ， 以达 到 选取 最优 的采矿 方 法的 目的 。根 据使 用 了变权 分析 法的模 糊 评 判 方 法 ， 得 出主 要 矿体 的 采矿 方法 应为“ 上 向水平 分层尾 砂 充填 法” 。 关键 词 采矿 方 法 ； 模糊 评 判 ； 变权 分 析 ； 分 层 充填 法 正 确选择 采 矿方 法对 矿 山生 产 有着极 其重 要 的 作用 ， 其决定着矿 山的生产布置、 矿块的生产工艺 、 所用材料、 设备 、 劳动生产率、 资源回收率 、 采出矿石 的质量 、 采 矿成本 、 生 产安 全 以及 以后 的选矿 与冶 炼 加费用等 ， 而且 ， 采矿方法一经选定 ， 建设周期很长， 影 响面 广 ， 事后 如 要 改变 ， 也会 造 成 很 大 的浪 费 ， 以 至 延误 或 中断矿 山生产n ] 。 采矿方法是根据矿体 的赋存条件以及各个矿山 的技术经济条件等具体情况来选择。以往主要采用 一 般 的 比较 方 法 ， 如 列 表 比较 法 、 经 济 模 型 比较 法 等 ， 但 这 些方 法都 有 一 定 局 限 性 。为 了减 小 经 验影 响 ， 较 为 客观 全面 地评 价方 案 的优劣 ， 本文 首先 应用 层次分析法对初选 出来 的采矿方案的影响因素做基 础权重分析 ， 然后根据变权分析法调整指标值低的 因素权重 ， 再根据模糊数学理论建立评判矩阵， 选择 最优 的采 矿方 法 。 1 模 糊综合评价原理 1 ． 1采矿 方法 影响 因素 的确 定 采矿方案选择是一项决策系统， 建立影响 因素 评价体系是进行选择 的最基础工作 ， 其直接影响到 最后方案 的选择 。评价因素需要涵盖系统的主要因 素 ， 不 仅 含有定 量参 数还 含 有 定 性 参 数 。为 了简 化 计算 模 型 ， 本 着安 全 、 经济 、 高 回采效 率 的原则 ， 基 于 层 次分析 法 建 立 影 响 因素 综 合 评 价 体 系 0 一 是 经济因素 q ， 包含总成本 ； 二是采矿地压控制 程度 ， 包含 顶板暴露 面积 z 。 ； 三是技术 因素 q 。 ， 包 含矿 房 生 产 能 力 z 。 、 损 失 率 z 、 贫 化 率 z s 、 采 准切 割 比 z 。 、 方 案 灵 活 性 z 、 通 风 质量 -z 、 对 露天 采矿 的影 响程 度 z 。 。 1 ． 2层 次分 析权 重分 析 若因素集 中有 个评价因素 A ， A ， ⋯ ， A ， 构 造一个判断矩阵 A一 A 。通过对判断矩 阵 A 进行归一化处 理并且通 过一致 性检验 ， 确定 W 一 【 训 ， 叫 ， ⋯， 训 】 为各评价指标的基础权重值 j 。 1 ． 3隶属 度确定 隶属度确定是将评价指标量化分析 ， 其 中定量 指标的隶属度由隶属函数法确定 ， 非定量指标采用 相对二元 比较法确定[ 3 ] R 式中， 一1 ， 2 ， ⋯⋯， ； ． 一1 ， 2 ， ⋯⋯， 为各 因素 的隶 属度 。 1 ． 4 基 础权 重变 权调整 层次分析法的权重体系不能反映复杂系统非线 性 、 涌现性 等本 质 特 征 的缺 陷 。在 采 矿 方法 选 取 考 虑的所有 因素中， 某些因素指标虽然较低 ， 却能损害 其他 因素的指标 ， 一个对方案影 响本来不大的因素 受损， 却能影响整个方案 的选取。使用层次分析法 得出各评价因素的基础权重后 ， 适 当提高指标值低 的因素权重才能更加准确、 合理地选择出采矿方法 。 变权 法 就是 通 过 突 出评 估 因数 中评 估 值 较 低 的 因 素 ， 减小 该类 因素 对 系统决 策 的损害 ， 实 现更合 理 的 评估方案 的目标 ] 。 令 o f “ ， ⋯ ， “ ， 0 ， m， ⋯ ， ， J 1 ， 2 ， ⋯ ， ， z ， 。 ∈ O ， 1 ， 表示其 中一个评价 因素 -z ， 的功 能完 全 丧 失 ， 而 其 它 功 能 十 分 完 善 时 z ， 所 占 的权 重 。W。 ， 被视 为 因 素 ， 所 占权 重 的 上确 界 。W。 ， 按 杨相如 基于模糊评判 的某矿露 天转地下采矿方 法优选 2 1 下 式计 算 嘲 Wo ， 一 - 一 ， J 一 1 ， 2， ⋯ ， 2 ml n w m r 十m ax wm 为 了方便得 到 “ ， “ ， ⋯， ， 引人 在 [ O ， “ ] 上定义的非负可微 函数 ， 使其满足 0 。并 记 ， “ J 1 ， 2 ， ⋯ ， ， 税 一 嘶。 。 J ， 分别是 U J 一1 ， 2 ， ⋯ ， “ 在 [ 0 ， “ ] 上 的最大 值 和最小值。 最后通过以下计算式 ， 乱 2 ， ⋯ ， 一 ， j l ， 2 ， ⋯ ， n 3 A ， t ‘ ， r 1 可得到评价因素 z 的最后 的变权值。 2 工程 实例 应用 某 矿 主要矿 体厚 度 大 于 1 2 m， 倾 角 2 5 。 ～4 O 。 矿 体 约 占 6 O ， 矿 岩 稳 固性 较 好 。倾 角 4 O 。 以上 矿 体 约 占 4 O 。根 据矿 体地 质特 征 、 矿 床 开采 技 术 条件 及企业要求 ， 矿山预计年产量应达到 2 0 0万 t ， 因此 在采 矿 方法 的选择 时 ， 需采 用生 产能 力大 、 机械 化程 度高的采矿方案。该矿 由于要 由露 天转入地下开 采 ， 为 了保护 地 面的工 业设施 ， 地 表不 能塌 陷 。根据 矿岩 稳 固性条 件 、 矿 区水 文 地 质 条 件 复 杂 和地 表 不 允 许 塌 陷等开 采技术 条 件 ， 初 步选 取三种 采 矿方案 ， 即 阶段矿 房垂 直深 孔落 矿嗣后 充 填法 方案 I ； 阶 段 矿 房水平 深孔 落矿 嗣 后 充 填 法 方 案 l I ； 上 向水 平 分层 尾砂 充 填法 方 案 Ⅲ 。 三种采矿方法综合评价指标见表 1 。 2 ． 1 层 次分 析 法得到 基础 权重 根 据 矿体 的赋 存条 件 、 技 术 经 济条 件 以及 专 家 的意见 ， 构造 比较 判断 矩阵并 通 过一致 性检 验 。 表 1 三种方 案的技 术经济 指标 层次分析法 一致性检验为 ⋯ 一9 ． 3 4 7 ， C I 一 0 ． 0 4 3 4 0 ． 1 ， R 一1 ． 4 3 ， CRCI ／ RI 一0 ． 0 3 0 ． 1 ， 判 断矩 阵满 足一 致 性 检 验 要 求 。因此 ， 可得 影 响采 矿方 案选 择 的基 础权 重 向量 为 W 一 0 ． 2 0 0 ， 0 ． 1 8 0 ， 0． 1 22， 0 ．0 99， 0 ．0 6 8， 0 ．0 6 8， 0． 06 8， 0．1 2 2， 0 ．0 73， 可接 受 。 2 ． 2隶属 矩 阵确 定 指标体系中 6个定量指标的特征向量矩阵为 y卜 6 6 4 ．8 7 1 1 ．2 8 55 4 ．6 2 1 ．9 9 ． 9 3 0 ．9 6 5 ．7 6 7 ． O3 1 7 8 8 5 3 6 ． 8 5 6 8 4 6 3 3 1 ． 2 21 ． 5 9 ． 9 3 2 O ．5 1 8． 2 对 特 征 向量矩 阵进 行规 格 化得 R卜 6 O． 9 86 3 0 ．3 0 02 1 O ．6 89 1 0 ．3 0 3 0 0． 8 8 78 针 对 定性 指 标 ， 由安 全 性 专 家 打 分 选 定 。根 据 语 气算 子与定 量标 度相 对隶 属关 系查 询建立 隶属 矩 阵 ， 再通过 规格化 后隶属 矩 阵得到各 方案 的评 估 向量 R 1 O ．7 5 47 O． 9 7 64 O ．9 8 17 O ．3 0 3 0 0． 5 8 9 0 Q． 9 2 0． 6 5 1 1 I 1 ， l l 2 ， l l 3 ， l l 4 ， l l 5 ， “ 6 ， l l 7 ， l l 8 ， U 9 2 ． 3 权 重变 权分析 根据 已经获得 的基础 权 向量 一 O ． 2 0 0 ， 0 ． 1 8 0 ， 0 ． 1 2 2， 0 ． 0 9 9， 0 ． 0 6 8 ， 0 ． 0 6 8， 0 ． 0 6 8 ， 0 ． 1 2 2， 0 ． 0 7 3 做 变权 分析 ， 变 权参数 结果 见表 2 。 最后 根据 公式 3 得 出各 方 案 的最 终 的变权 值 一 0 ． 1 5 3 2， 0． 1 8 5 3， 0 ． 1 01 4， 0 ． 0 8 2 3， 0 ． 1 2 6 3， 0 ． 08 71， o ． 06 0 6， o． 1 43 8， 0 ． 05 6 0 叫， 一 0 ． 1 1 3 6 ， 0 ． 3 0 8 2 ， 0 ． 0 7 8 5 ， 0 ． 0 8 8 9 ， 0 ． 1 0 0 1 ， 下转第 8 3页 6 5 ， 5 6 0 9 3 7 5 姗 ㈣ O O O 0 O 卯 ％ 1 1 1 1 O 0 7 4 7 O 0 4 6 1 3 9 L 5 7 8 0 8 ． ．7 9 9 3 5 O O O O O 胡 烽 康 明斯 K 2 O 0 0 E发动机 前端异常磨损 原 因分析 8 3 4 根据康 明斯公 司建议 ， 缩短 K2 0 0 0 E发动 机 前 支撑 位置 注 黄油 间 隔时 间 ， 由 间隔 I 5 0 0 h缩短 为 2 5 0 h 。通 过 缩 短 K2 0 0 0 E发 动机 前 支 撑 位 置 注 黄 油 间 隔时 间 ， 避 免 因黄 油 结 块 硬 化造 成 的 管路 堵 死 、 注 不进 油 的情 况 出现 ， 保持 发动 机前 支撑 与 耐磨 套之间有黄油 ， 减少磨损 。之后德兴铜矿 职工进一 步将手动注黄油改进为 自动注黄油 ， 利用 电动轮卡 车上 的林肯泵进行 自动注黄油 ， 避免手动注油方式 可能 出现 的漏 注情 况 。 通 过 采 取 上 述 几 个 措 施 ， K2 0 0 0 E发 动机 前 端 异常磨损 的情况有 明显改善 ， 相信通过进一步努力 以及 与康 明 斯 公 司 双 方 合 作 ， 可 以更 好 地 控 制 K2 0 0 0 E发动机前端异常磨损问题的发生 。 ． ．_◆-．- -◆ 上 接 第 2 1页 0． 0 49 6， 0 ． 07 6 9， 0 ． O9 6 5， 0 ． 08 7 7 参考文献 [ 1 3 周子云． 柴油机悬置系统设计E J ] ． 天津汽车 ， 2 0 0 5 3 2 2 2 3 ． E 2 1 梁天也 ， 史文库 ， 唐明祥． 发 动机悬置研究综述 [ J ] ． 噪声与振 动控制 ， 2 0 0 7 1 6 - 1 0 ． [ 3 1 汪维娜 ， 曹柯 ． 重 载柴油发动机前支撑有 限元模拟分析[ J ] ． 柴油机， 2 0 1 0 5 2 7 3 0 ． [ 4 1 严彦从 ． 车用发 动机橡胶支 承设计[ J 1 ． 安徽 科技 ， 1 9 9 8 1 2 4 0 4 2 ． [ 5 ] 孙尚宽． 发 动机支承设计 [ J ] ． 世界汽车 ， 1 9 9 2 1 6 - 1 1 ． [ 6 ] 丁建俊 ， 曹万涛． 关于轮式装载机减振方法的探 讨[ J ] ． 煤炭科 技， 2 0 0 9 2 1 8 1 9 ． 收 稿 日期 2 0 1 2 - 0 3 1 7 作 者简介 胡 烽 1 9 7 4 一 ， 男， 江西萍 乡人 ， 工程师 、 工程硕 士， 主要从事矿 山设备 大型 高速柴 油机 维修技 术 管理 工作 ， Em a i l h f h u f e n g 一2 2 1 1 2 6 ． c o r n。 一 0 ． 1 7 2 4 ， 0 ． 1 5 3 9 ， 0 ． 1 3 0 4 ， 0 ． 0 8 7 9 ， 0 ． 0 6 0 8 ， 0 ．0 6 08， 0 ．1 0 5 5， 0 ．1 07 8， 0． 1 2 05 表 2变权参数计算结果 2 ． 4最优 采 矿方 法确 定 由 以上所 得 的变权 向量 以及 指标 的隶属 度矩 阵 可 得方 案集 的综合 评判 向量 为 B 曰 一 0 ．7 7 16 0． 5 7 38 0． 8 51 1 综上可 得 各 方 案 的综 合 满 意 度 为 方 案 I， 7 7 ． 1 6 ； 方案 Ⅱ， 5 7 ． 3 8 ％； 方 案 Ⅲ， 8 5 ． 1 1 ％。则方 案 Ⅲ优于其它两种方案 ， 即选用上 向水平分层尾砂 充填 法 。 平 分 层尾砂 充 填法 ” 。 3 经过 矿 山 的 生 产 实 践 ， 采 用 模 糊 评 价来 选 取 该 矿 的采 矿 方法 是合理 的。上 向水平 分层 尾砂充 填法的使用改善了露天转地下过渡时期生产的安全 状况 ， 保证 了矿山在露天转地下过渡 时期矿 山产量 的衔接， 对地面的工业设施起到了较好的保护作用 。 参 考文献 [ 1 ] 解世俊． 金属矿床地下开采 第 二版 [ M] ． 北京 冶金 工业 出 版社 ， 1 9 9 9 ． 3 结 论 [ 2 ]黄 贯 虹， 方 刚 ． 系 统 工 程 方 法 与 应 用 [ M ] ． 广 州 暨 南 大 学出 版社 ， 2 0 0 5 ． 1 根 据 矿 山 的 矿 岩 稳 固性 、 矿 区水 文地 质条 件等评价 因素 ， 使用变权分析法大大降低 了评估 因 素中权重值较低 的项的影响 ， 保证 了最后综合评价 结果 的合理性 ， 对矿 山选择合理 的采矿方法具有一 定 的指 导意 义 。 2 使用层次分析法确定基础权重 ， 引入变权 分析适当调整权重 ， 使权重矩阵更加合理 ， 最后综合 评 判得 出该 矿 山选 用 的 主 要 采 矿方 法 应 为“ 上 向水 [ 3 ] 彭祖赠 ， 孙韫玉． 模糊数学及其应用[ M] ． 武汉 武汉 大学 出版 社 ， 2 0 0 7 ． [ 4 ] 肖木恩． 模糊数学在采矿方法选 择中的应用 [ J ] ． 矿业研 究与 开 发 ， 2 0 0 3 ， 2 3 1 1 5 - 1 7 ． [ 5 ] 韩东． 常权分析与变权原理[ D] ． 长沙 国防科学技 术大学 ， 2 0 0 3 ． 收 稿 日期 2 0 1 2 0 4 - 2 3 作 者简介 杨相如 1 9 8 6 一 ， 男， 湖 北荆 门人 ， 硕士研 究生， 主 要 研 究方 向 为矿 床 开采 理 论 。