改进层次分析法在采矿方法选择中的应用.pdf

2 0 1 4年第 8期 总第 】 0 7期 i { I与 钍 E N t R G Y A N D E N E R G Y C O N S E R V A T I O N 2 0 1 4年 8 月 ． ≥i 搜零辩甓≥ i ■ _ h 二 I i 改进层次分析法在采矿方法选择中的应用 程 富 明 山西省霍州煤电集团 乡宁沙坪煤 业有 限公 司，山西 霍州 0 4 2 1 0 0 摘要 首先阐述了层次分析法和改进层次分析法的概念，然后分析了采矿方法选择的影响因素，研究分析了改进层 次分析法在采矿方法选择 中的应用，最后得 出总结。 关键词 改进分析法；采矿方法；应用 中图分类号 F 4 0 7 ． 2 1 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 8 0 2 一 2 0 1 4 0 8 - 0 1 1 7 - 0 3 App l i c a t i o n o f I mpr o v e d An a l y t i c Hi e r a r c h y Pr o c e s s i n t he S e l e c t i o n o f M i n i n g M e t ho ds ． ， CHENG Fu mi n g X i a n g n i n g S h a p i n g Co a 1 1 n e l u s t r y C o ． ， L t d ． o f H u o z h o u C o a l E l e c t r i c it y Gr o u p o f S h a n x i P r o v i n c e ， H u o z h o u 0 4 2 1 0 0 ， S h a n x i ， Ch i n a Ab s t r a c t F i r s t l y ，t h e c o n c e p t s o f AHP a n d i mp r o v e d AHP a r e d e s c r i b e d ，t h e n t h e f a c t o r s a f f e c t i n g t h e s e l e c t i o n o f mi n i n g me t h o d s a r e a n a l y z e d ，t h e a p p l i c a t i o n o f i mp r o v e d AHP i n t h e s e l e c t i o n o f mi n i n g me t h o d s i s s t u d i e d a n d a n a l y z e d ，a n d t h e c o n c l u s i o n i s d r a w n f i n a l l y ． Ke y wo r d s i mp r o v e d a n a l y t i c me t h o d；mi n i n g me t h o d s ；a p p l i c a t i o n 0 引言 采矿是中国工业建设中一项非常重要 的任务 ，由 于各个矿山矿体等各不相同，因此对于采矿方法的选 择具有很大的讲究。采矿需要综合考虑多方面的因素 ， 比如矿床地质条件、矿体的产状、开采技术等。在采 矿过程中采用常规的层次分析法 ，已经无法满足现在 的采矿需求，它会受到人的主观因素的影响，因此在 采矿过程中需要对常规的层次分析法进行改进，选择 改进层次分析法进行采矿方法的最优选择。 1 层次分析法和改进层次分 析法 】 ． 1 层次分析法 层次分析法是指在进行某一项决策时，将一些和 决策相关 的影响因素分别分解成 目标 、准则 、方案等 不同层次 ，并在分层的基础上对这些影响因素进行定 性 分析和定量分析【 1 J 。一般它是将一个复杂 的 目标整 合成一个系统，并将目标分解为多个目标及不同的若 干层次，方法主要有定性分析和定量分析两种。层次 分析法的特点是在复杂决策问题的所有内在关系基础 收稿 日期 2 0 1 4 0 6 1 0 作者简介程富明，1 9 6 7 年生，男，山西运城人，1 9 9 0 年毕业 于山东矿业学院矿井建设专业，工程师。 上进行深入分析，并利用少量的定量信息来进行数学 化的思维决策 ，为复杂的决策提供简便的方法。 1 ． 2 改进层次分析法 改进层次分析法就是对层次分析法进行一定改进 后的分析法l 2 1 。层次分析法的基本原理就是将几个不同 影响决策的因素进行相互比较 ，然后通过比较来对这些 影响因素进行有规律地排序 。但是在现实生活的应用 中，常常会 出现因为人的主观和片面的判断而使得比较 结果和客观实际出现一定的误差，无法保证与客观事实 的一致性。这时就需要对数据进行一致性检验。如果无 法通过一致性检验 ，则需要通过大量的估计来对判断矩 阵进行调整和改进 ，这就是改进层次分析法 。改进层次 分析法是利用最优传递矩阵来对最初的层次分析法进行 改进 ，使得最后的数据能够满足一致性要求。 2 采矿方法选择 的影 响因素 采矿是一种重要的工业活动 ，对于不同的矿物质 开采需要采取不同的采矿方法。在一般的采矿方法选 择中，主要受到矿床地质条件和开采的技术经济条件 影响。 2 ． 1 矿床地质条件 矿床的地质条件对工业采矿方法选择有很大的影 1 】 7 2 0 1 4 年 第 8 期 缸； 夏 _ 蓦 ； 钍 响，进行采矿方法选择首先必须拥有 比较充分和可靠 的地质资料。矿床地质条件通常有以下几个方面。 2 ． 1 ． 1 矿 山的相关力学性质 在矿山的相关力学性质中 ，最关键 的是稳 固性 ， 矿山的稳同性影响着矿 山开采的管理以及整个采场结 构有关参数。可以说这也是采矿最重要的因素，一旦 矿 山的稳 固性不够 ，不但使得采矿质量得不到保证 ， 还会产生非常大的安全隐患。 2 ． 1 ． 2 矿 体 的产状 矿体的产状是指它的倾角、厚度及形状等。矿体 的倾角会影响采矿工人对矿石的开采和搬运方式，倾 角越大则越难搬运[3 1。矿体的厚度则影响采矿工人的 采矿方式及对于落矿过程中的方法选择 。对于一些较 薄的矿石 ，一般需要采用分采或混采的方法。一般来 说 ，极薄或较薄的矿体 ，它的矿块需要沿着走 向进行 布置，而极厚或较厚的矿体，它的矿块需要垂直于走 向进行布置。 矿体形状及矿石和它的嗣岩之间的接触情况也会 影响到采矿方法 中的落矿方式 。有时矿石搬运方式的 选择也和矿体的形状及矿体和围岩之间的接触情况有 关。如果遇到矿体的形状是不规则形状的情况时，它 和围岩的接触面就会不是很明显，这时如果采用大直 径深孔来进行落矿 ，则很有可能会导致一些 比较大的 矿石发生贫化的现象。因此对于选择分采还是混采的 方式 ，需要根据矿体的形状是否是规则的 ，它和围岩 的接触面是否是明显的。 2 ． 1 ． 3 矿 石 的品位 和价 值 矿石的品味和价值也会影响到采矿方式 的选择 。 充填法和崩落法是比较常见的两种采矿方式，它们的 选择也和矿石的品味和价值有关。对于一些常规矿产 资源，一般采用的成本比较低但是开采效率比较高的 采矿方式 ，比如崩落法和空场法 。但如果对 于一些 比 较贵重的富矿或稀有矿产资源，则需要采用回收率比 较高而且贫化率比较低的采矿方法 ，比如充填法 。 2 ． 1 ． 4 有用矿物的分布 有用矿物在矿体及围岩上的分布会影响采矿方式 的选择 。有用矿物在矿体及 围岩上 的分布主要有三种 类型，分别为均匀的分布类型、渐变的分布类型及不 规则的分布类型。对于这三种不同分布类型的矿石进 行开采，也有不同的采矿法。比如针对均匀的分布类 型， 如果有用矿物在矿体及围岩上的分布是比 较均匀的， 这时一般会采用崩落法或空场法。但是如果有用成分 在矿体及同岩上分布不均匀 ，同时又有很大差别时 ， 则需要 采用分采的采矿法 。如果围岩发生 了矿化现 象 ，需要采用大量崩落的方法来进行采矿 ，这时围岩 的混入则不需要进行严格控制。但是如果围岩中存在 一 些有害物质时，则需要对围岩的 昆 入进行严格控制。 l 1 8 2 ． 2 开采技术经济条件 2 ． 2 ． 1 技 术装备与材料供应 采矿的技术装备和材料供应也会对采矿方法的选 择产生影响 。在进行一些需要大量材料 的采矿方法选 择时 ，需要严格考虑材料 的来源及它的供应情况 。在 选择采矿方法时，要考虑采矿设备和备品备件供应情 况及设备要配套情况。 2 ． 2 ． 2 技术管理水平 技术管理水平也会对采矿方法的选择有影响 。在 选择采矿方法时要求具有一定的灵活性，工作人员能 够快速掌握 ，方便管理。 3 改进层次分析法在 采矿方法选 择中的应 用 由于矿体形状 比较复杂 ，倾角和厚度都有很大 的 变化，因此对于开采要求也比较高。常规的层次分析 法无法更准确地进行采矿方法的选择 ，在接下去的采 矿选择中试用改进层次分析法。 3 ． 1 建立一个层次分析结构模型 要对改进层次分析法进行应用 ，首先需要建立一 个层次分析法的结构模型。比如采矿方法有两种 ，分 别为无底柱分段崩落法和分层胶结充填法。其中P 为 无底柱分段崩落法 ，P 为分层胶结充填 法。模型分别 分为 目的层 、准则层和方案层 。层次分析结构模型如 图1 所示 。 目的层 准则层 C 方案层 P 图1 层次分析结构模型 3 ． 2 判断矩阵并进行单排序[4 1 建立好采矿优化选择的层次分析结构模 型后 ，根 据结构模型构造出每个层次判断的矩阵。这个过程需 要对矩阵的最大特征及相对应的特征向量进行计算， 然后才能够确定矩阵中每一个不同的矩阵因素，确定 矩阵中各因素后对其进行排序。从计算过程到排序过 程都需要通过数学软件包进行编程实现 ，常用的数学 软件包有Ma t l a b 。A C 判定矩阵及单排序权值见表1 。 3 ． 3 对每个层次进行总排序 确定采矿方法的最优化选择 目标 ，然后对无底柱 分段崩落法和分层胶结充填法这两种方法的层次进行 2 0 1 4年第 8 期 程富明改进层次分析法在采矿方法选择中的应用 2 0 1 4年 8月 表 1 A C判定矩阵及单排序权值 C Cl C 2 C3 C4 C5 C6 C 7 C 8 C9 C1 0 CI 1 C1 2 Cl 3 0 Cl l 3 1 3 5 3 1 5 3 3 7 5 7 0． 1 67 C 2 1 ／ 3 1 1 ／ 3 l 3 1 1 ／ 3 3 1 1 5 3 5 0 ． 0 7 4 C 3 1 3 1 3 5 3 1 5 3 3 7 5 7 0 ． 1 6 7 C 4 1 ／ 3 1 1 ／ 3 l 3 1 1 ／ 3 3 1 1 5 3 5 0 ． 0 7 4 C5 1 ／ 5 1 ／ 3 1 ／ 5 1 ， 3 1 1 ， 3 l ， 5 1 1 ／ 3 1 ／ 3 3 1 3 0 ． 0 3 2 C6 1 ／ 3 1 1 ／ 3 1 3 1 t ／ 3 3 1 1 5 3 5 0 ． 0 7 4 C7 1 3 1 3 5 3 1 5 3 3 7 5 7 0． 1 67 C8 1 ／ 5 1 ／ 3 1 ／ 5 1 ／ 3 1 1 ／ 3 1 ／ 5 1 1 ／ 3 1 ／ 3 3 1 3 0 ． 0 3 2 C9 1 ／ 3 1 1 ／ 3 1 3 l 1 ／ 3 3 1 1 5 3 5 0 ． 0 7 4 C 1 0 1 ／ 3 1 1 ／ 3 1 3 l 1 ／ 3 3 1 1 5 3 5 0 ． 0 7 4 CI 1 1 ／ 7 1 ／ 5 l ／ 7 1 ／ 5 1 ／ 3 1 ／ 5 1 ／ 7 1 ／ 3 1 ／ 5 1 ／ 5 1 1 ／ 3 1 0 ． O 1 6 Cl2 1 ／ 5 1 ／ 3 1 ／ 5 1 ／ 3 1 1 ／ 3 1 ／ 5 1 1 ／ 3 1 ／ 3 3 1 3 0 ． 0 3 2 C13 1 ／ 7 1 ／ 5 1 ／ 7 1 ， 5 1 ／ 3 1 ， 5 1 ／ 7 1 ／ 3 1 ／ 5 1 ／ 5 1 1 ／ 3 1 O ． 01 6 排序 ，得到两个方案的层次总排序的结果。结果如表 2 所示 。 3 ． 4分析结果 根据最后 的计算结果可知 ，方案1 的权值为0 ． 6 0 2 ， 方案2 的权值为0 ．3 9 7 ，方案1 为无底柱分段崩落法，方 案2 为分层胶结充填法。因为权值越大，说明它的条 件更好，因此根据改进层次分析法的应用可得知，采 矿方法应该选择方案1 ，即采用无底柱分段崩落法。 表 2 两个方案的层次 总排序结果 C i C 2 C 3 C 4 C5 C6 C7 C 8 C 9 C I o C I l C j 2 CI3 层 次 权值 方案 0． 1 67 0． 0 74 O． 1 6 7 0． 0 74 0． 0 32 0． 0 7 4 O． 1 67 0． 0 3 2 0 ． 07 4 0． 07 4 O． O1 6 0． 0 32 0．O1 6 P l 0 ． 8 3 2 0 ． 8 3 2 0 ． 1 6 6 O ． 1 O ． 2 4 0 ． 8 7 6 0 ． 8 7 6 O ． 1 2 6 0 ．8 3 2 0 ． 8 3 2 0 ． 8 3 2 O ． 1 2 6 0 ． 1 6 6 0 ． 6 0 2 1 0 ． 1 6 6 O ． 1 6 6 0 ． 8 3 2 O ． 9 0 ． 7 4 O ． 1 2 6 O ． 1 2 6 0 ． 8 7 6 0 ． 1 6 6 0 ． 1 6 6 0 ． 1 6 6 0 ． 8 7 6 0 ． 8 3 2 0 ． 3 9 7 2 4 结语 由于采矿是一件非常复杂的工作 ，矿产的开采涉 及到数学、物理、地理、化学等方面的知识，同时矿 山和矿体的结构及它的周围环境复杂，对于采矿方法 的选择具有很大的讲究。目前在采矿工作中，对于采 矿方法的选择可以通过层次分析法来进行判断 ，但是 在现实生活的应用中，常常会 出现 因为人的主观和片 面 的判 断而使得 比较结 果和客观实 际 出现一 定的误 差，无法保证与客观事实的一致性。因此为了保证客 观一致性 ，会对层次分析法进行相应的改进 。改进层 次分析法具有简单 明了 、准确有效等特点 ，因此它非 常适合在采矿方法的选择 中进行应用。 f 上接 1 1 6页 虑气化炉的 N 用量 。对 于干煤粉气化 工艺 中煤 粉输 送需要使用 N ，应核对空分的 N 产量；对于水煤浆 气化工艺，由于输送不需要 N ，空分产氮气量能满足 合成气注氮要求。 参考文献 [ 1 ] 林汝谋， 金红光． 燃气轮机发电动力装置机应用『 M] ． 北京 参考文献 [ 1 ] 池秀文， 田金华． 改进层次分析法在采矿方法选择中的应用 [ J ] ． 武汉理工大学学报 ， 2 0 1 3 0 5 1 5 0 5 2 ． [ 2 ] 刘玉龙， 丁德馨， 李广悦， 等． 层次分析法在铀矿 山采矿方法 优化选择中的应用[ J ] ． 矿业研究与开发， 2 0 1 1 0 6 8 - 1 0 ． [ 3 ] 郭社锋 ， 李杰． 改进的层次分析法在公路工程施工评标决 策中应用的研究[ c ] ／ ／ 中国职业安全健康协会． 中国职业安 全健康协会 2 0 1 1年学术年会论文集． 新疆 中国职业安全 健 康协会 ， 2 0 1 1 ． [ 4 ] 胡又咏 ， 刘栋栋 ， 张向 阳． 改进 层次分析 法在 地铁车 站火 灾 风险评价 中的应用[ C ] ／ ／ 中国力学学会爆炸力学专业委 员 会、 中国土木工程学会防护工程 分会． 第七届全 国工程结构 安全防护学术会议论文集． 北京 中国力学学会爆炸力学专 业委员会、 中国土木工程 学会 防护 工程分会 。 2 0 0 9 ． 责任编辑刘倩倩 中国电力出版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 许世森． 大规模煤气化技术[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 00 6． [ 3 ] 焦树建． 燃气一蒸汽联合循环[ M] ． 北京 机械工业 出版社， 2 0 0 9 ． [ 4 ] 焦树建． I G C C的某些关键技术的发展与展望[ J ] ． 动力工程， 2 O O 6 O 4 4 - 6 ． 责任编辑刘倩倩 1 1 9