采矿方法选择的一种简单方法──双基点法.pdf

第1 1卷第 5 期 19 9 5 年 9 月湖南有色金属 采矿 方法 选择的一种简单方 法一一双基点法 谢贤平杨鹏 北京科技大学 摘要 本文介绍了一种用于采矿方法设计方案评价与选择的方法一一双基点法 。 给出了评价方 法及步骤 , 并用实例进行评价 。 关键词 采矿设计 属性矩阵 评价 采矿工程师在进行一项 工程设计时 , 遇 到的一个首要 问题就是对众多 的方案进行比 较 , 从中选出最佳者 。 然而 由于被比较方案 常常具有多项性能指标 , 因此其总体的优劣 往往难以决断 。 为此 , 本文提出了一种用于 采矿方法设计方案评价与选择的方法一一双 基点法 。 该法具有简单易行等优点 , 下面作 一简介 。 述矩阵入规格化为规格化属性矩阵A ’, A’的元 素 。 杯计算式如下 a习一明切a 汀 任 乙 2 拼a x a万一m切 气 ” 2 口xa心一 气 任几 3 口红一m执a 衫 1 评价方法步骤 设有 n 个被比较方案 , 每个方案有m项性 能指标 , 评价工作按以下步骤进行 。 第一步 , 构造属性矩阵入 。 设。 jJ 1 , 2 , ⋯ , n 为被比较方案 , A i i 1 ,, 2 , ⋯ , m代 表各方案的性能指标 。 将每个被评价对象的 各个属性值性能指标值排列成如下属性矩 阵设各元素均非负 切口X 名 明口Z} 口。一八 }一}一 八 } 乞任几 4 } a 。一几 } 式中 I ,一收益性指标或属性 如产量 、 利润 等 下标的集合 ; I一损失性指标或属性如费用 、 成本 等下标的集合 ; 13一越接近某一固定值i r 越好的指标 或属性的下标集合 。 第三步 , 将规格化属性矩阵A’加权 。 设权 向量 为W W ; , W , ⋯ , Wm T , 则加权后 的 规格化矩阵A为 5 门.l e sw ee se e .l..Illilw e J e e 甄甄编 1 式中 巨i J一第j个 被比较方 案的第i项性能指 标 。 第二步 , 对属性矩阵进行规格化 。 将上 飞l l l e e s e a e e w e ra r l J e s e s e s 一 .a J .甄 . .一 侃 式中 j j 口二2 W ,。 i ai a . 湖南有色金属第1 1卷 第四步 , 求理想点P ’ 及反理想点. P 。 理想点P ’ 的计算公式为 尸一二城兔}i 1 , 2 , ⋯ , 。 6 一g , g , ⋯ , 代 r 反理想点. P的计算公式为 尸一。i n l兔}艺一1 , 2 , ⋯ J 。 7 一 只 ., 只 ., ⋯ , 凡 . 由于采用了式 2 、 3 、 4进行规格化 , 使得 反理想点成为零点 。 即 P 0 , 0 , ⋯ , 0T 第五步 , 计算被评价对象6 J 到理想点P ’ 的距离d j ’。 、一 了 郭 、一尸 ” - 8 第六步 , 计算相对贴近度 。 在加权规格 化属性空间中 。 被评价对象。 j 与理想点的 相对贴近度可定义为 夕 1 , 2 , ⋯ , 9 由于反理想点为零点 , 上式可写成 习气 g 界 1一三斋 七一一 - 一 j z , 2 , ⋯ , , 10 艺 卿 ’ 显然 , T J任[o , 1] 。 当。 J 一p ’ 时 , TJ 0;当。 j 二 P 时 , T J1 。 第七步 , 综合评价与排序 。 根据算出的 j T 对各被评价对象。 J进行排序低值 为好 。 若某些被评价对象的Tj值相等而无法排 出前 后顺序时 , 利用式8 计算出d J ’ 值加以区分 低值 为好 。 下面我们举例加以说明该方法 的计算过程 , 并结合例子加以讨论 。 2 应用实例 . 例 见解世俊等编金属矿床地下开采第 243页 、 编写组编冶金矿山设计参考资料上 册第32 1 页 、 编写组编小型冶金矿山设计 参 考资料第23 9页 、 西北冶金设计院编采矿方 法第207页 。 某铜铁矿床 , 走向长35 0 m , 倾角6 0一 7 0 。 平均厚度6 0m , 矿体连续性好 , 形状比较 规整 , 地质构造简单 , 矿石以含铜磁铁矿 为 主 , 致密坚硬 , f 二 8一1 2 , 属中等稳固 , 围岩 上盘为大理岩 , 岩溶发育 , f 7一乳下盘为矽 卡岩化斜长岩及花岗闪长斑岩 , 因受风化 , 稳 固性较差 。 矿石品位较高 , 其中平均含铜 1 . 7 3 , 平均含铁3 2 。 矿山设计年产矿石 量为42 . 9万t 。 地表允许陷落 。 根据上述矿 床开采技术条件 , 初步选出 可用的采矿方法方案如下 第一方案 无底柱分段崩落法 ; 第二方案 矿房用上向水平分层尾砂充 填法回采 , 矿柱用浅孔留矿法回采 , 事后一次 胶结充填 ; 第三方案 矿房用上向水平分层尾砂充 填法回采 , 矿柱用分段崩落法回采 。 上述三个方案的主要技术经济指标列于 表l 。 表 l 主要技术经济指标 指标名称 第一方案 第二方案第三方案 矿块生产能力 , t/d 采准比 , m/万t 损 失率 , 贫 化率 , 劳动生产率 , t /人 a 14 022 5 1 0 010 0 69 69 4 2 9613 尸O门O口八曰户O 了 口O , . .乃 乙,月 八 j11一了 在选择采矿方案时 , 我们希望矿块生产 能力 、 劳动生产率等越大越好 ; 而采准比 、 损 失率 、 贫化率等则越小越好 , 由表l数据知 百旧叉巨 IJ 375 , mi n巨 12二 150 ; ma x巨z 15 0 , I 五蜀 100 x巨3 , 巨剐二6; 21lmn ma J 18mi n . 第 5 期 谢贤平等 采矿方法选择的一种简易方法双基点法 ma x 巨 4 2 20 , n 坦沉巨 62 715 , 功m巨 4J 6; m i n巨 列 429 由式2 、 3 、 规格化属性矩阵为 00 . 3 6 17 11 10 , 7 5 10 . 7 8 57 00 . 6 4 3 4 对本例题 , 假定权重向量为w 0 . 2 5 , 0 . 1 0 , 0 20 , 0 20 , 0 25丁 , 则加权规 格化属性矩阵 为 沙 尸 」 O9 叻厂陌卜 阳 1 1 0| 0 L A- 0 0 . 10 0 . 2 0 0 。 2 0 0 0 . 0 9 04 0 . 1 0 0 . 15 0 . 15 71 0 。 1 6 0 9 理想点P . 为 P ’ 0 . 2 5 , 0 , 10 , 0 . 2 0 , 0 . 2 0 , 0 . 2 5 T 习 g ’ o 215 其它计算过程及结果列人表2中 。 例如对于 第三方案的名 气尸0 . 0904 x0 . 26 0 . 20 X0 . 10 0 . 15X0 . 20 0 . 157lX0 . 2 二 , 二 ., . _ . _ . 口 . 1 3 4 2 0 . 1609X0 . 25 0 . 1342 。 则T 1 - 东牛 咬芍 住令 。 . ,。。 ,、、 一 。。 二 U 0 2、切 。 0 . 2 1 5 0 0 . 3 758 。 表2 三种方案的综合评价结果 原来各书经初步技术经济比较 , 均以方 案二 多耗水泥 、 多两套充填系统 、 生产工艺复杂为 理由而删去 , 之后对方案一与方案三以2 8一 3 0 个项目作综合技术经济比较 , 最后选取了 资源利用率高 、 金属年产 量大 、 成本低 、 盈利 高的第三方案 。 2 . 2 例 2 撞关金矿50 5 矿体1 、 2 采场属中厚及厚 的缓倾斜矿体 , 矿脉为含金石英脉 , 金属品位 变化较大 , 平均品位为. 7 899/t 。 矿体形态变 化亦大 , 矿体厚度为8一15m , 矿体倾角为1 0一 30 0, 平均 18 0。 矿石坚固性系数f 8一12 , 节理发育 , 不够稳固 , 松散系数 1 . 7 , 容重2 . 7 t /m “, 矿岩坚硬性脆 , 可爆性好 , 无 氧化结块 现象 。 围岩 主要 是黑云母斜长片麻岩 , 其次 是角 闪斜长 片麻岩 , 坚固性系数f 1 2一1 4 , 中等稳固 , 靠近地表的风化带 , 稳固性较差 。 矿山的勘探程度较低 , 地表地形陡峭 , 当地无 充填 .材 料来源 , 亦缺乏坑 木 。 该矿属中小型 矿山 , 无先进的采矿设备 , 只有常规的设备 。 按照50 5 禅 矿体的地质和采矿技术条件 , 通过初步技术比较和优缺点评价 , 初步选出 了五种可行的采矿方法 第一方 案为普通浅 眼房柱法 , 其次分别为锚杆护顶浅眼房柱法 、 切顶锚杆中深孔房柱法 、 下盘漏斗中深孔房 柱法 、 爆力运搬 中深孔房柱法 。 各采矿法的 技术经济指标列于表3内 , 其中安全程度和施 工难易程度已进行量化处理 。 被评价对象 第一方案第二方案第三方案 表3各种采矿方法的技术经济指标 三 “。 iP ’ Tj 0 . 12 5 00 . 09 0 00 . 134 2 比较项目 方案序号 11 1V I V 0 . 418 60 . 58140 . 3758 排 序 231 由评价结果可 见 , 在上述三个采矿方法 方案中 , 以第三方案为最优 , 第一方案次之 。 这一结论与原来各书决策的结论是一致的 。 矿房生产能力 , t/d 安全程 度 贫化率 , 损失率 , 采切工程量 , m/k t 炸药单耗 , k州t 采矿工效 , 工班 施工难易程度 2 。 4 63 . 32 ; { 」O 88 0 . 4 90 . 49 6 3 200 4 . 5 9 8 16 18 . 8 0 。 54 3 。 3 20 0120 4 . 8 13 . 98 1515 2 52 5 30 . 21 5 . 4 0 。 540 . 7 33 t/8 4 . 77 . 97 1 1 8 121 0 . 8 2 . 8 4 湖南有色金属 第n卷 在本例中 , 安全程度值越大越安全 , 施工 难易程度值越大越容易施工 。 因此 , 矿房生 产能力 、 安全程度 、 采矿工效及施工难易程度 等四项 指标属收益 性指标 ; 而贫化率 、 损失 率 、 采切工程量及炸药单耗等四项指标 为损 失性指标 。 对于本实例由式2 、 3 得规格 化属性矩阵为 07 6 90 428 6 50 00 0 . 3 6 6 0 0 . 71 4 3 1 1 1 3 3330 0 . 4245 0 . 9 064 1 0 . 9000 0 . 51 35 0 . 7 619 0 . 8 3 3 3 O O 0 . 7 619 1 0 . 3 1 6 5 0 . 3 8 4 6 0 . 64 68 0 0 0 . 66 67 O 0 . 6 667 0 . 3309 对于该例题 , 各指标权重 向量应用层次分析 法求得 为W 0 . 1536 , 0 . 1411 , Q . 1 158 , 0 . 13 54 , 0 . 1098 , 0 . 076 5 , 0 . 1278 , 0 . 140 0 T 。 其它计算过程略 。 计算得出的综合评价T j 值 为 T I 0 . 5062 , T 二 0 . 447 5 , T s 0 . 3271 , T ; 0 . 3684 , T。 0 . 6073 。 则五个方案的优先 决策顺序就应为 方案 l 一方案 W一方案l 一方案 I 方 案 V 。 该结论与用灰色关联分析法得出的结论 一致 , 用灰 色关联法求得 的关联 序 r。二 0 . 9 7525 r4 0 . 93 746 rZ 0 . 89 804 rl 0 . 89114 r。 0 . 8 8198 , 该关联序也是这五种 采矿方法的优先决策顺序 本文的结论与用 价值工程卯法得出的各方案功能值的E大小 顺序是基本一致的 , 即E 3 41 . 24E 4 36 . 38 E31 . 61E。29 . 92E l 27 . 97 , 但与 其价值 v 的大小顺序有较大的差异 , 即V 3 - 6 , 44V Z 5 . 52V l 5 . 26V 。 4 . 98V 4 一3 . 96 。 尽管如此 , 仍能使我们得出决策 , 即 选 择第三方 案 , 采用 切顶锚 杆 中深孔房柱 法 。 3 采矿方法 的综合评价 采矿方法 的综合评价应该是安全适用 、 低贫损 、 高生产率 、 低成本 。 技术上可行的采 矿方法 , 必须保证作业人员和设备充分安全 , 这与采矿方法的工艺和顶板管理密切相关 。 因此 , 必须使选用的采矿方法适应具体的矿 床地 质条 件和开采 技 术条 件 , 杯保方法可 靠 。 一个矿山采用的采矿方法并不是一成不 变的 。 随着开采过程中对地质变化的揭示和 开采深度的增加 , 随着科学技术的发展以及 新工 艺 、 新设备的不断出现 , 采矿方法的应 用比重不断变化 , 冶金 、 有色 、 化工 、 建材各 系统都是这样 , 无论设计 、 科研部门 , 还是领 导管理 、 生产单位 、 都必须重视和抓好采矿方 法的试验研究 , 不断改进和革新采矿方法 , 以 求不断提高矿山的经济效益 。 但必须注意循 序渐进 , 逐步试验 , 逐步推行 , 以求损失小 , 收 益大 。 高效率的采矿方法 , 应在安全生产的前 提下 , 在提高劳动生产率的同时 , 努力降低矿 石损失与贫化 。 矿石损失与贫化是反映采矿 方法适应性 、 反映采矿方法工艺技术水 平和 管理水平的一项综合性指标 , 也是反映企业 经济效益的一项重要指标 。 设计选择采矿方 法时 , 应将矿石损失与贫化作为一项主要指 标来衡量 , 最终实现与地质条件相适应的安 全 、 低贫损 、 高生产率 、 低成本的统一 , 优选高 效率采矿方法 。 不难理解 , 只有安全适用的 采矿方法 , 才能充分发挥人员和设备的效率 , 提高劳动生产率 , 才能有效地降低矿石损失 与贫化 , 合理地降低材料消耗 , 最终降低矿石 成本 , 才能显现出经济效益来 。 4 结束语 l 采矿方法的选择是一个受多种因素 影响制约 的复杂问题 , 近十年来国内外采矿 下转第6页 而 l 几 阳 1 11 0 |n I v ll l e s自 卜1 0|1 L 4 湖南有色金属 第 11 卷 电机断相运行进行保护 。 图 3CP 机确定电机三个状态线路图 它的保护原理是 在系统连锁运行时 , PC 机输出继 电器 3 0 输出 , 电动机正常运转 , 40 0 有信号返回 , 辅助继 电器 10 0不 吸合 ; 当发生 断相时 , 4 0 0无返回输人信号 , 通过延时继电 器T5 0控制延时s 2 , 辅助继 电器 10 0吸合并且 自保 , 此时10 0辅助继电器的接点使3 0禁止输 出 , CQ失电 , 电机断电 , 从而使电机得 到保 护 。 利用 1 0 0的辅助接点 , 还可使PC机输出控 制相应灯光信号显示设备故障点 , 便于及时 准确处理 。 3 改进效果 通过使用该断相保护器 , 由于是采用光 电隔离的形式反回信号 , 杜绝了原来采用 电 动机控制接触器辅助点接触不良而经常发生 的系统误停车故障 , 同时使系统中所有 电动 机的断相都有了保护 。 改造前 , 每年该系统 电机因断相烧坏的有8台 。 改造后 , 该系统运 行近一年多来 , 避 免了电动机被烧坏事故的 发生 。 株洲冶炼厂 苏亚南供稿 编后湖南有色金属研究所生产的D B 一 1型 电动机断相保护器系湖南省安全生产委员会 指定的安全用 电的电机配件 , 因近年在株洲 冶炼厂 、 湘乡铝厂应用中 , 取得了 良好效 果 , 中国有色金属工业总公司湖南节能监测中心 正式向有色系统各厂矿推荐 , 进一步推广应 用 , 并将其作为提高有色行业安全用电 、 节约 用电工作水平的一项有效技术措施 。 巴叨心巴心令日己心 冷之已心 忠心 巴弓思心。职洲巴匀.e识沁e嗽汁口心沁巴心令。。号寸日巴心音昌。职沁巴心,。巴嗽沁。侣沁己心 告。ee 冲月侣沁。俄冲。侣沁。心 告。巴积沁e侣沁叱尝心 。忆沁e心合, 。盆沁e召沁。侣沁。积冲巴心邢。侣州。岔沁e饮冲已侣沁巴心告, 巴心,,。心灿。心,巴 上接第8页 工作者积极寻求新的途径 , 采用 不同的现代 数学方法 , 如模糊数学 、 价值工程 、 灰色系统 理论等 , 而且在更深层的内涵下 , 采用专家系 统 E S技术和人工神经网络AN N等 , 对采 矿方法选择进行了有益 的探讨 , 有 的已应用 于实际工作 。 本文的应用实例表明 , 应用双 基点法选择采矿方法 , 整个计算过程简单 , 易 于为人们所掌 握 。 为多评价指 标的决策选 择 , 提供了一个简单可行的新方法 。 2 为使计算结果有较高的可信度 , 除了 应当正确选择定性指标的量化处理方法 , 一 般有特尔斐咨询法和层次分析法等 , 还应当 根据具体设计方案合理确定各项性能指标的 权重系数 , 不同的权重分配 , 其评价结果也不 相同 。 参考文献 白广熙 . 试用价值工程D F法选择采矿方法 . 金属矿山 , 198 75 14一 17 云庆夏等 采矿方法选择专家系统 . 金属矿山 , 198 9;5 3一 7 谢贤平 . 用灰色关联分析法选择采矿方法 . 有色金属矿 山部分 , 19 9 3;2 8一12 冯 夏庭地下采矿方法合理识别的人工神经网络模型 . 金 属矿山 , 19 94;3 7一1 1 附作者简介 杨鹏 , 男3 0岁 , 讲师 , 博士 , 北京科技大学资源工程学 院采矿教研室室副主任 , 邮编 10 008 3 . 谢贤平 , 男2 8岁 , 副教授 , 博士研究生 , 北京市海淀区学 院路3 0 号北京科技大学4 2扩信箱 . 邮编 100 08 3 .