用层次分析法进行采矿方法模糊评价及优选.pdf

第 l 9卷第 瑚 2 0 0 4 年 6月 中圈钨嚣 Ch i n a Tu ng s t e n I n du s t r y Vo 1 ． 1 9 , No ． 3 J u n ． 2 0 0 4 文章编号 1 0 0 9 - 0 6 2 2 2 0 0 4 0 3 - 0 0 2 0 - 0 4 用层次分析法进行采矿方法模糊评价及优选 郑晓明 1 , 2 ， 邹汾生 ， 李富平 f 1 ． 中国矿业大学． 北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 ． 河北理工学院． 河北 唐山 0 6 3 0 0 9 3 ． 江西钨业集团有限公司． 江西 南昌 3 3 0 0 4 6 摘 要 论述了用层次分析法进行采矿方法模糊评价及优选的基本模型、 评价因素的选取与指标体系的构建， 着 重介绍了模糊评价中隶属度、 权重 的确定方法 ， 为采矿方法的评价优选提供了一种 比较符合实际的方法。 关键词 采矿方法 模糊； 评价； 模型 中图分类号 T D 8 5 3 ．3 文献标识码 A 0 前言 地下采矿方法在矿山设计、建设和生产中占有 非常重要的地位， 是地下采矿的核心问题 。 在矿山企 业 。 采矿方法的选择是否恰当决定着 回采工艺效率、 材料设备需要量、 掘进工程量 、 劳动生产率 、 矿石回 采率以及采出矿石的质量等。 因此 ， 在设计中必须充 分重视。传统的经验类 比法一般分为三个步骤 1 ①初步选择几个技术上可行的采矿方案，删去那些 技术上有明显缺陷的方案。②对初选方案的主要技 术经济指标分析对比，找出一个最优的方案或两三 个优劣难分的方案。③对优劣难分的方案进行详细 的技术经济计算 ，同时结合其他因素进行综合 比较 评价， 选择最优的采矿方法。 由于矿体赋存条件是多 种多样的， 各个矿山技术经济条件又各不相同， 因此 在选择采矿方法时，使用传统的经验类比法具有很 大的局限性。采矿方法的模糊评价层次分析模型从 另一角度探讨了采矿方法选择的实质 ，使采矿方法 的选择更科学合理。 1 采矿方法的模糊评价 目的与原理 评价的 目的是为矿山设计、建设和生产提供决 策信息 ， 涉及到技术 、 经济、 安全 、 环境、 资源等许多 因素，采用传统的经验类比法选择采矿方法虽然成 熟实用 ， 但难于对所有因素都进行量化。 而采用模糊 评价层次分析模型选择的是不确定性模糊数学评价 方法。 也就是应用模糊变换原理和最大隶属度原则 ， 考虑与被评价事物相关的各个因素，对其所作的综 合评价 ， 使采矿方法的选择更科学合理。 2 评价因素选取与层次结构模型构建 评价因素 ， 也叫影响因素， 就是参与系统评价的 因素。评价指标体系， 又称因素关系模型、 评价因素 结构， 是按照系统分析方法 ， 针对研究问题的客观实 际，运用专业知识构建的层次形式的采矿方法选择 影响因素结构。 技术可行， 经济合理， 安全可靠， 环境保护， 资源 充分利用等几个基本要素，是采矿方法的模糊评价 的基本指标 ， 指标选定的原则是 1 评价因素的选择应能从整体的角度反映影 响程度， 并体现层次性 ， 层次间因素应为递进关系， 同层次间的因素应相互独立。 2 评价因素的层次一般不要太多 ， 如因素指标 烦琐， 甚至重复包含， 不仅影响评价结果的可靠性． 也会降低评价方法的可操作性。笔者把考虑因素分 为四个层次 目标层 、 准则层 、 子准则层 、 方案层。 3 选择评价因素指标 ， 应注意指标的普遍性和 可获取性 ， 并要求指标有较强的影响程度鉴别力。 4 评价因素既可以选择定量因素， 也可 以选择 定性因素 ， 当选择的定性因素难以量化时 ， 可考虑以 定性判断为主的等级量化。 收稿 日期 2 0 0 4 0 4 1 3 作者简介 郑晓明 1 9 6 7 - ． 男． 河北滦南人 ． 讲师 ， 中国矿业大学在读博士 ． 主要从事矿山系统工程研究 邹汾生 1 9 6 2 一 ． 男． 江西丰城人． 副总经理、 高级工程师． 主要从事技术管理工作。 维普资讯 笪 三 塑一 塑 - 晓明．f 箜； 旦 墨盗 坌堑鲞 堡堑墨 查 垄 塑堡丛 垦丝垫 -_-_l● -_--_ --____ -___ _____ -_-l- _---● ____ ●_- ●●--_ _●I__● l●l-_ _。_。-_ _--_-_- ll__ 。。。。。。 ’。。’ 一一 5 定量指标能够表征事物的特征， 但又不宜过 稳定， 又注意适时对其进行动态修改。 多 ， 以免造成主次不清 ， 不利于权重分配。 6 定量指标的选择应依靠专家经验集体确定。 7 评价指标选取既注意能在一段时间内保持 目标 层 准 则 层 了 准 则 层 按上述原则初步确定如下层次结构模型及指标 体系 图 1 o 采 矿 方 法 优 选 技 术 可行 1 生B l 经济合理性 安全可靠性B 3 耶境保护B 4 国 国 圜 ⋯ ⋯ 国 图 1 采矿方法模糊综合评价层次结构模型及指标体系 3 模糊综合评价方法的基本模型【 4 】 设 P为综合评价值， c为权重系数矩阵 行矩 阵 ， 为评价因素隶属度矩阵 列矩阵 ， 则 詹 1 确定评价因素集 u u 。 ， U 2 ， U ， ， ⋯， U } ； 2 建立评价因素隶属度矩阵。设 R为 u 所对 应的隶属度。评价因素的隶属度 。 用矩阵表示。则 l ， R2 ， R3 ， ⋯ ， 3 确定权重系数矩阵。设 c 为评价因素 u 的 权重。则 C ， ， c 3 ， ⋯， c n ，∑c I 1 4 计算评判结果 Cx R CI ， ， C 3 ， ⋯ ， C I ， R2 ， R3 ， ⋯ ， R。 J 4专家评价诸因素的隶属度 4 ． 1 矿床赋存条件和矿岩物理力学性质 为对影响采矿方法选择的主要因素量化。需将 各因素予以类别等级划分 ， 遵循的基本原则为 1 划分的等级要明显体现出差别 ； 2 等级不能分得过细。 笔者把影响采矿方法选择的主要 因素进行分 类． 见表 1 。 用普通的类比法进行时，对于矿床赋存条件和 矿岩物理力学性质所包含的各种因素 ，不可能对采 矿方法选择起到量上的制约作用， 实践证明， 这种量 表 1 影响采矿方法选择的主要因素 因素 类别等级 矿体形状 矿体厚度 矿体倾角 品位分布 埋 深 地表陷落性 接触界限 稳固性 结块性 自燃性 节理裂隙性 贵重性 块状 。 板状 ， 不规则 极薄， 薄 ， 中厚 ， 厚 ． 极厚 平缓 ． 倾斜． 极倾斜 一 致 ， 分级 ， 不规则 浅。 较深。 深 允许 。 不允许 不明显． 一般，明显 极不稳固， 不稳固，中等稳固， 稳固。 极稳固 弱 。 一般 。 强 不 自然。 一般 ，自然 不发育， 一般， 发育 不贵重， 较贵重 ． 贵重 上的制约是真实存在的， 也就是说， 不同的采矿方法 对这些因素的相容程度是不等的，应该分出级别并 赋予它们不同的分值， 经分析， 取某因素某情况对某 方法的适应性隶属度见表 2 。 表 2 矿床赋存条件和矿岩物理力学性质的隶属度 赋存条件或物理力学性质 隶属度 非常适应 适应 较适应 不太适应 完全不适应 l 5 ， 7 3 ， 7 l ， 7 一 l 0 o 隶属度应在[0 ， 1 】 取值 ， 取一 1 0 0 是为了彻底剔除 技术上不适应的采矿方法。 网图 层 案 方 维普资讯 中匈钨 第 1 9 卷 4 ． 2 经济 、 安全 、 环保 、 瓷源利用指标 根据矿床类型， 矿体赋存状况 、 矿岩物理力学性 质等地质条件和开采技术条件 ， 查找有关类似矿山， 得出各种备选采矿方法的各种指标 。 劳动生产率、 单 位矿石盈利 、 矿块劳动生产率 、 矿石 回采率、 储采 比 等指标越大越好 ，用参与比较的采矿方法中的最大 值去除每种参与比较的采矿方法的值即可 ，矿石损 失贫化、 采准切割工程量 、 主要材料消耗的值越小越 好 ，首先用参与 比较的采矿方法中的最小值去除每 种参与比较的采矿方法的值 ， 再取其倒数即可。 有些 数值比较模糊的指标如健康环境 、 劳动强度， 其隶属 度参照表 3 选取。 表 3 健康环境与劳动强度的隶属度 5确定评价因素的权重【4 】 采用某种方式由多个专家对各因素的重要性发 表看法 ， 在此基础上进行处理汇总 ， 得出各因素的权 重 ， 常用的方法有层次分析法 、 德尔菲法、 专家调查 法 。 层 次分析法是美国运筹学家 A ．L ． S a a ty提出的 一 种将定性问题定量化的决策方法。它先把复杂的 问题表示为有序的递阶层次结构，将评价指标 元 素 按隶属关系排成由高到低的若干层次； 接着构造 元素两两比较的判断矩阵 ；然后计算每一层次的元 素相对于上一层次某元素相对的重要性权值 ．即进 行层次单排序 ； 最后， 每一层次元素都用上一层次元 素的权值进行加权综合 ，计算出最低层元素相对于 最高层元素的重要性， 即进行层次总排序， 以此作为 决策依据。 另外， 由于人的思维活动不可避免的带有 主观性和片面性 ，为了保证矩阵逻辑上的严格一致 性 ． 必须进行一致性检验 ． 5 ． 1 构造判断矩阵 ff x -- N 尸 K ， 对其子准则元素 U 、 I j I 的重要 E l- 赋值． 采用 1 ～ 9的标度方法进行 ， 其含义见表 4 。 表 4 判断矩阵标度及其含义 对每个元素进行两两比较， 可得判断矩阵 P 5 ．2 权重系数矩阵的计算 特征根法 1 计算 P矩阵每一行元素的乘积 w J 兀 ．i 2 i - I- 算 的 n 次方根 C i f 3 归⋯化处理 C G 一 一 ∑c 4 一致性检验。 方法是计算矩阵随机一致性 比率 C R，如 C R 0 ． 1 ，表明判断矩阵具有可接受的一致性，否则， 重新审 视两两比较矩阵， 加以适当修改， 直至达到满意的一 致性。 6 实例 某矽卡岩型磁铁矿 ， 矿体稳固， 平均品位 4 6 ％， 平均体重 4 t ／ m ， 平均倾角 3 O 。 ， 属极厚矿体 ， 顶板为 石灰岩、 闪长玢岩、 矽卡岩， 底板为矽卡岩、 石灰岩、 闪长玢岩、 闪长岩， 石灰岩及闪长玢岩较稳固。 闪长 岩及矽卡岩不稳 固。 初步选择浅孑 L 留矿法 C ， 、 中深 孑 L 留矿法 c 、 有底柱分段崩落法 c 、 无底柱分段 崩 C ， 经计算得评 判结果为 浅孔留矿法 0 ． 1 5 5 ． 中深孑 L 留矿法 0 ． 1 9 5 ， 无底柱分段崩落法 0 ．2 4 2 ， 有底 柱分段崩落法 O ．2 1 1 ，故选择无底柱分段崩落法 ， 与 用传统方法得出同样的结论， 比较符合实际。 7 结 论 用模糊综合评价层次分析法选择采矿方法 ， 克 N-J “ 传统的经验类 比法的局限性 ，采用不确定性模 糊数学评价方法，可以充分考虑影响采矿方法选择 的众多复杂因素， 并将定性指标定量化 ， 使采矿方法 选择这个地下采矿的核心问题更加科学可靠。 维普资讯 第3 期 郑晓明． 等 用层次分析法进行采 方鎏 垡堡 参考文献 ⋯张世雄． 矿物资源开发工程【 M 】 ． 武汉 武汉工业大学 出 版社， 2 0 0 0 ， 2 3 9 3 0 2 ． [ 2 ]2 吴爱祥， 郭立， 余健 ， 等 ， 采矿方法模糊优选 的神经网络模 型构造及其应用【 J 】 ， 矿冶工程 2 0 0 3， 6 6 - 1 1 ， 【 3 】 舒方坚 、 采矿方法选择 的层次分析模型及应用叨 ， 矿 冶工程 ， 2 0 0 3 ， 2 8 - 1 1 ． [ 4 ]赵小平， 现代数学大观【 M ] ． 上海 华东师范大学出版社， 2 0 0 2 ， l 1 4 1 2 8 ． An a l y t i c Hi e r a r c h y Pr o c e s s i n M i n i ng M a n ne r Fu z z y Ev a l ua t i o n a nd S e l e c t i o n Z HENG Xi a o - mi n g I ， Z OU F e n - s h e n ， L I F u p 1 Ch i n a Mi n i n g I n d u s t r y U n i v e r s i t y ． B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ；2 ． He b e i I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 ． H e b e i ， C h i n a ； 3 ． J i a n g x i T u n g s t e n I n d u s t r y G r o u p C o ． L t d ． ， Na n c h a n g 3 3 0 0 4 6 ， J i a n g x i ， C h i n a Ab s t r a c t T h e b a s i c mo d e l ， e v a l u a t i n g f a c t o r s e l e c t i o n a n d i n d e x s y s t e m c o n s t r u c t i o n i n mi n i n g ma n n e r f u z z y e v a l u a t i o n a n d s e l e c t i o n b y a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s a r e d i s c u s s e d ， t h e s e l e c t i o n me mb e r s h i p d e g r e e a n d w e i g h t f a c t o r i n f u z z y e v a l u a t i o n are d e s c r i b e d s p e c i a l l y ， a p r a c t i c a l ma n n e r f o r mi n i n g ma n n e r e v a l u a t i o n a n d o p t i mi z a t i o n i s p r e s e n t e d ． Ke y wo r d s mi n i n g ma n n e r ； f u z z y； e v a l u a t i o n； mo d e l 一一 -- 4 “ - --一一-一一一一-一-- - 4 “ -- 一 上接第 l 1 页 转变， 还是其宏观政策的调控方法 ， 都要发挥决定性 的作用。本文主要阐述 ， 现阶段 ， 政府在我国技术创 新中介组织行为中存在诸多的不足，以及在技术创 新中介组织的成长过程中应采取的主要对策 ．以实 现政府在技术创新中介组织行为的规范。 参考文献 f 1 ] 傅家骥 ， 仝允桓 ． 等， 技术创新学 [ M] ． 北京 清华大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． 一-一一 [ 2 ]2 柳卸林． 2 1 世纪的中国技术创新系统[ M 】 ， 北京 北京大学 出版社 ， 2 0 0 0 ． 【 3 】 石定寰， 国家创新系统 现状 与未来 [ M 】 ． 北京 经济管 理出版社 ． 1 9 9 9 ． [ 4 ] 彭纪生， 论技术创新网络中的中介组织 【 J 】 ． 自然辨证法 研究 ， 2 0 0 0 ， 6 1 1 1 3 ． [ 5 ] 黎贵才 ， 周东杰． 科技政策 的国际借鉴论我国科技 发展战略 中的政府行 为 [ J ] ． 中央财经大学学报， 2 0 0 0 ， 1 2 5 ， Di s c u s s i o n o n t he Go v e r n m e n t a l Be ha v i o r o f M e d i u m Or g a n i z a t i o n i n Te c h ni c a l I n n o v a t i o n Q U E S h i - p e n g , L I A 0 Z h i - n o n g J i a n g x i U n i v e rsi t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ． G a n z h o u 3 41 0 0 0 ． J i a n g x i ， Ch i n a Ab s t r a c t As t h e WO r l d e c o n o my a n d s c i e n c e t e c h n o l o g y a r e e x p a n d i n g b y l e a p s a n d b o u n d s ，i t o p e n s v a s t v i s t a L s f o r me d i u m o r g a n i z a t i o n i n t e c h n i c a l i n n o v a t i o n ．I n t h i s p a p e r ． a c c o r d i n g t o t h e d e v e l o p i n g s t a t e 0 f t h e me d i u m 。 r g a n i z a t i o n i n t e c h n i c a l i n n o v a t i o n，i t i s p u t f o r wa r d t h a t t h e b e h a v i o rs o f t h e g o v e r n me n t a n d me d i u m o r g a n i z a t i 0 n s h o u l d b e p u t i n t o n o r ma l wa y ． Ke y wo r ds t e c h n i c a l i n n o v a t i o n ； me d i u m o r g a n i z a t i o n ； g o v e r me n t a l b e h a v i 0 r 维普资讯