新的采矿方法选择系统.pdf

／ 1 4 黄 金 第1 4 卷1 9 9 3 年第 4期 新的采矿方法选择系统 塑 g 。 之 北京科技大学 【 摘要】本文综述评价了现有采矿方法选择系统，为弥补其不足和实现采矿 方 法选 择的计算机化和优化， 提出了新的采矿方法选择系统。 该系统应用专家系统初选方案， 人工神经网络方法获取对初选方案进行技术经济比较时所需的数据，层次分析法和 多 目 标决策方法处理数据，由此终选采矿方法，使其具有方案初选和数据获取搜索空间 不 受 人为限制的特 ， 关键词。 家 一 、概 述 为实现采矿方法选择的计算机化和优化奠定了坚实的基础。 系统； ． 人工神经网络模型；多目标决策；搜索空间；采矿力 ～ - 一J 、一 采矿方法选择对于矿床 开采的成败及企 业效益的好坏是至关重要 的。 传统 的选择方 法可描绘为根据矿床地 质特征和采矿技术条件，初选可行方案 ，然 后进行技术经济分析，如果比较中方案之间 的相差不明显，还需进行细致的综合分析， 方能作出决策。 这种选择方法的主要 不足之处在于对 人的经验 的依赖性 很强， 受限于人的能力， 且 主观随意性太大，难 以实现采矿方法选择的 优化。为此，近年来，国内外学者进行 了许 多探索n ， 引入许 多新理论、新方法用于采 矿方法的选择。 二、各种采矿方法选择系 统 的 实 现技术和评价 所推荐的新方法的实现技术 和 评 价 如 表。 综上所述，可知①现有的在采矿方 法 选择中引入的新理论 、新方法，大大地推进 了采矿方 法选择 的科学化进程；②由于采矿 系统比较复杂、采矿方法种类繁多，方案初 选大量涉及的又是采矿经验知识和准则，因 而采用探索空 间不受限制的专家系统用于方 案初选是合适 的和有前途的；⑧就数据处理 而言，所推荐的方法是成熟的，而 目前的采 矿方法选择系统的 “ 瓶颈”是综合技经数 j 4 l 基本思想同 3 ， 将 旧逻辑代I 多种常用采矿方法及其 I 数元素方l 方案建库，结合设计矿 i 法[ s l 山的 开采地质技术 条 1 I 件，利用逻辑代数元素 f 选取一组采矿方法。 于实现采矿方 法 选择 的优化。 J 维普资讯 第1 4 卷1 9 9 3 年第 4期 1 5 续表 嘉 j 毳 蒡 藿 i 现 技 术 评 价 用模糊 关系方 程 推测 技 径指 标[ 3 ] 设计矿 山指 标Y n w i Xi ，X 为类似 i一1 条件矿 山指标． wi 为 类似 条件的矿山所具有 的权重 值，n为人工所 选 的类似矿 山个数 。 该方 法的 关键是 wt 的取值 。先建 方 程 BW A， B为设计矿山 特征 向量．W 为权重值 向量，A为类似矿山特 征 向量 组成的矩阵；再 将该方 程变为模 糊关系 方 程，解出W ，由此即 可求得Y，进而 推测出 所需的综合技经指标 。 这方 法首次 在 技经数据 的获取 中引八了数学方 法 ，比传统 的类 比法进 了一步 。 不过 ．解模 糊关 系方程困难，无 解 时，需人为调 整矩阵．这使得 它搜索的数据空 间 由类似矿 山 的技 经 指 标 构 成不能大 ，且 特征向量元素不 能多 。这些限制 了该方法的推广 应用 。 多目标 l 决策方 { 法[ 3 ] [ 6 ] 、 摸 糊综 合决策 法[ T ] [ 8 ] ， 扶色理 论方 法[ 9 J 、 层次 分 析 法[ t 叼、 价值工程 方 法[ 1 t ] 这些方法的特 点是 用各自的方法处理已 有的技经数据 ，得到 一 可用于采矿方法 终选的 综合指标 向量数据 处 理中．所需的反映各披 经指标重 要程度的权I 门 量．由人直接给出、或 用 专家评 分法、层次分 析法等获取 有了综合 指标向量，采矿方法 也 就被最终 选出。 作 为数 据 处 理 ，这些方 法是 成熟的，但其有 效性的 前提足 被 处理数据的可 靠性和权向量∞ 合 理性 。后者已 可 由层次分析 很好地解决 ，该 方法昀特点是 可对权 向量 的获 取基础一判 断矩 阵进行一致性 检 验 。至于被 处理 数据的可 靠性， 由于现 有获取方 法的限制，急待 提高 。 据的获取。要实现采矿方法选择的优化，其 前提 是实现采矿方法选择 的计算 机化和 自动 化，以此克服手工 的局限 与选择工 作巨量的 矛盾，为此面临的任务之一就是引入有效 的方法获取综合技经数据。 为弥补现有采矿方法选择系统的不足， 实现采矿方法选择的计算机化和优化，本文 提出了新的采矿方法选择系统。下面，首先 介绍一下它所涉及的人工神经 网络模型。 三、人工 神经 网络 模型 [ 1 2 ] E 1 3 Z 人工神经 网络是 自2 0 世纪8 0 年代以来受 孚 1l 各国高度重视并已得到迅猛发展 的一门新 型学科 。从网络 自身的特点来看，人工神经 网络是一个由大量简单 的处理单元 神经元 所组成的高度并行的非线性动力学系统，其 功能主要 由网络拓扑结构和结点的处理功能 所决定。神经网络的最 大特点表现 为可学 习 性和巨量并行性。 目前的神经网络模型主要 有两大类① 以 Ho p f i e l d网络模型为代表 的反馈型模型，主要用于联想记忆和解决非 线性优化问题；②以多层感知器为基础的前 馈模型，主要用于分类、 自组织 和 联 想 记 忆 。 本文采用三层前馈网络模型，它是最基 本的BP网络模型，结构如图 1所示。 输 出层 隐层 输入层 图1 B P网络模型 络的前馈意义表示每一层结点的输入 仪仪来 自下面一 层结点的输 出。对于输入数 组，要 先前向传播到隐结点，经过作用函数 后，再把 隐结点的输出信息传播 到 输 出 节 点，最后给 出输出结果。结点的作．} H函数取 s i g mo i d 型函数 P i f E j 1 ／ 1e ； E ∑ wjj Pj 0 ． j 式 小，w； j 表示结点 i与 J之 间 的 联 接 权 值， 即联接强度，O j 为 i Ii 点的阑值， 见图 2所 示 。 w； j 和O ； 值，网络通过 反向传播 Ba c k一 综合技经数据获取 教 揩 处 理 及 采 矿 方 法 终 选 维普资讯 l 6 黄金 Pr o p a g a t i o n 自动学 习。对于一组学 样本 x。 ， Y i 1 ， 2 ， ⋯， N ， 逐一将每 输 入 I ’ J 圈2 节点的作用函数 对输入 x 输 出 Y； 加在网络两端，根 据网络 的当前内部表达，对样本输入模式作 前向计算，然后比较网络的输出 与 期 望 输 出，若误差小于规定值，贝 4 学习结束，否贝 U 将误差后向传播，逐步调整权值、阈值，如 此循环，直到误差达到要求，本文的相对误 差值取 1 5 。这里，X 为表达某矿床 开 采 地质技术条件的特征向量，Y 为相应 的 技 经指标向量。 由上可 见，本文采用的是具有 n个输入 结 点，I l 1 个输出结点的 BP 网络模型，输入 到输入之间的关系可看作是一 n维欧氏空间 到m维欧氏空 间的映射 FYF x ， 且这 种映射体现了高度的非线性。 四、新的采矿方法选择系统 1 ．新的采矿方法选择系统 新的采矿方法选择系统 为利用基于产 生式规则的专家系统进行方案初选，借助于 BP 网络模型，为初选的采矿方法获取基 本 技术经济指标数据，由此推测计算 出所需 的 综合技经指标数据，再用现已成熟的数据处 理方法层次分析法确定指标 的权重值向 量， 多 目标决策进行方案终选得一综合 指标向量， 据此终选采矿方法， 如图 3所示 。 输入的原始信息有地质、开采技术条 件，采矿环境要求c 如地表是否 允 许 崩 落 等’ ， 矿石加工数据 如选矿回收率、精矿品 位、选矿成本等’ ， 多 目标决策中的 目标 及相 应的层次分析判断矩阵，等等 。 l I亘 0 ． j 、 b s 型 曲 线 原始信 息输 入 l 『 选出 一组采矿方法 Al ， A2 ， ⋯， A n l 而 f ]_ 『 推测计算所需综 I 合技经指标数据 一一 一 i 丽 圈3 新采矿方法选择系统概念设计框图 2 ．B P网络模块 BP 网络模块实际上是一个 BP 网络子 模块库， 虽然各子模块都采用BP网络模型， 但由于学习环境的不同而用途 不同。一子模 块的学习样本来源于同一采矿方法，学 习结 束后，它就可为今后的该种采矿方法获取基 本技经指标数据，只要你输入设计矿山的特 征向量。 目前，我们正为常见的2 4 种采矿方法， 如全面法 、房柱法、分段采矿法、留矿法、 ／ ／ 1＼ ＼ 维普资讯 第l 4 卷1 9 9 3 年第 4 期 誊 鑫 圈 1 7 ‘ 充填法 、无底柱分段崩落法 、矿 块 崩 落 法 等，建构它们的 BP 网络子模块。学习样本 的输入项为矿体厚度m、倾角o ‘ 、f 值，顶 板 或上盘围岩 f值，底板 或下盘 围 岩的 f值，矿床的勘探类型值 b等，对这 六 个数据进行无量化处理 ，得到学习样本的输 入 X i ，m G ‘ f 矿 f 顶 f 底 b、 X _ I、 ’ ’ ’ ’ ’ m标 由人选取。 而学习样本的期望输出项为 采场生产能力C ， 、劳动生产率 C ，采准切割 工程量C 3 、 矿石回收率C 、 矿石贫化率 c s 及采 矿成本C 。 ，无量化处理后得期望输 出Y Y j c l ／ c l 标， c 2 ／ c 2 标， c s ／ c s , ， C 4 ， C 5 ， C o ／ c 8 标 c l 标、 c 2 标、c 8 标’c 8 标 由人根据统计资料或手 册选定。 BP 网络模型的学习时 间 较 长， 需 要 较 多的学习样本，但这 是一劳永逸的事，一 旦 BP网络子模块学 习结束，就可为今后工 作服务，况且采矿系统比较复杂，学 习时 问 一 长 ，是情理之事，而且这可充分利用现有矿 山资料，提高获取数据的质量。就 具体矿 山 而言 ，还可提供 已采矿块 的数据，作为相 应 的已学习结束的 BP网络子模块的继续学习 样本，随着该过程的进行，整个 BP 网络模 块逐步演变为具有该矿 山的特色，从而更好 地为该矿服务，因为，矿床的地质情况复杂 多变，人们对它的了解是逐步深入，采矿方 法选择 自然是生产矿 山的经常性工作。 BP网络模块是开放的，它的 BP 网 络 子模块可继续学 习，还可加入新的 BP 网络 子模块，以适应时代和环境的要求。 专家系统用 Pr o l o g语言编程，BP 网 络模块和数据处理部份均用 C语言 编程。 实践表明用人工神经网络方法解决采 矿方法选择 中的难题综合技经指标数据 的获取，是可行的，新的采矿方法选择系统 具有方案初选和数据获取时搜索空间不受限 制的特点，具备了使采矿方法选择计算 机化 和优化的能力，经过进一 步的改进和完善， 即可推广 应用。 五、结语 只选出采矿方法是不够的，进一步的工 作还应包括矿块设计 、采准切割工程布置及 回采工艺选择，这些问题在作者 正 研 制 的 “ 智能化一体化采矿系统”中， 将 得 到 解 决。事实上，本文提 出的新的采矿方法选择 系统， 正是为它而开发的一个子系统。 参 考 文 献 l] D．E． Ni c ho l a s M e t h o d S e 1 e c t i o n A Nu me r i c a l Ap p r o a c h， De s i g n a n d Op e r a t i o n o Ca g i n g a n d S u b l e v e l S t o P i n g M i n e s 。1 9 8 2 ． [ 2]云庆夏等． 采矿方法选择专家系统． 金 属 矿 山。 5 1 9 8 9 [3]云庆 夏等，采矿方法选择 中的模糊 决策 ，． 化 工矿 山 技术， 5 1 9 8 6 [ 4]宦秉炼等．用模糊数学建立采矿方 法 库， 金 属 矿 山． 1 1 9 8 9 [ 5 ]M． A． 斯维尔斯基等，采矿方法选择自动化，国外 金属矿 山， 1 1 9 8 9 [ 6]余仲芳，采矿方法选择 的多 目标 决策， 化工 矿山技 术， 1 1 9 8 5 [ 7 ]姚香等．模糊数学优选采矿方法。 黄金， 4 1 9 9 2 [ 8]刘东 ， 运用模糊数学 选择 东坪金矿的采矿方法 。黄 金． 2 1 9 9 2 9]谢 贤平 ．采矿 方法选择的灰色关联 的分析 ． 黄 金， 5 1 9 9 1 i o ]刘华生等。层次分析在采矿方法选择中的应用．有 色金属 季 3 1 9 9 1 l l 3解世俊 ．矿床地下开采理论与实践， 冶金工业出版 社．1 9 9 0 【 l 2 ]靳蕃等．神经网络与神经计算机原理。 应用，西南 交通大学出版社．1 9 9 1 年 【 i 3 ] Ko h o n e n T． An I n t r o d u c t i o n t o Ne u r a l Co mp u t i n g ．Ne u r a l Ne t wo r kS 。1 9 8 8 ；1 1 [ 1 们Th o ma s W ．Ca mn ， Ma r t i n L．S mi t h ， A“ 0b j e C t Or i e n t e d Exp e s t S ys t e m f o r Un d e r gr ound M i n1 g M e t h od Se l e c t i on and Pr o- j e c t Ec a l u a t i o n ， 2 3 r d AP COM Pr o c e e d i n g s 。 1 9 92 维普资讯 l 3 一 。 1 8 - 黄 金 第1 4 卷1 9 9 3 年第 4期 砂金矿山箱式变电站的应用及其发展方向 郭强 哈尔滨砂金设计研究院 【 摘要】本文通过我国砂金矿 山首次应用独联体国家的箱式变电站的情况和国 内 第 一 台箱式变电站的设计，制造及生产运行实践，阐述了箱式变电站的结构特点和 优 点， 并结合砂金矿山的特点展示了箱式 关键词t ． 砂金矿山， 第式变电 L 一 ．’一 一 、前 言 近 几年来，随着电力事业的不断发展， 箱式变电站 以下简称箱变越来越受到重 视，电力部门正在城市电力网的改造 中推广 应用。 由于箱变的诸 多优点，在人们面前已 展示 出强大的生命力。 我国砂金矿山应用箱变是 从 1 9 9 1 年 开 始，是作为独联体国家的洗选机组的配套设 备而引进的，并首次在黑龙江省大兴安岭地 区富克 山金矿获得 应用。 广应用前景及其发展方向。 发 展方 向 根据该箱变及其应用情况，笔者结合我 国国情，为砂金矿 山设计 了第一 台 YDB一 1 型箱变， 目前已在黑 龙江省漠河县古莲河金 矿水针工程 中应用。 通过独联体国家的箱变在我国运行情况 和此次国内设计 、制造及应用的实践表明箱 变具有很 多优点，特别是箱变投资少，安装 快，体积小 ，易搬迁和防护性好等优点，非 常适用于露天开采的砂金矿 山，其推广应用 的前景是广 阔的。 A n e w s y s t e m o f s e l e c t i n g u n d e r g r o u n d mi n i n g me t h o d Li Yi ngl o ng a nd Tong Oua ngxu Be i j i n g Un i v e r s i t y o f Sc i e n c e a n d Te c h n o l o g y Ab s t r a ct z Thi s pa pe r e va l ua t e s t he e xi s t i ng s ys t e m s o f s e l ec t i ng unde r gr ound m i ni ng m e t hod．I n o r de r t o m a ke up t he i r de f i c i e nci e s a s we l l a s t o r e a l i z e co m put e r i za t i 0n a nd o pt i m i z at i on of unde r gr 0 und m i ni ng m e t hod s e l e c t i o n， a ne w s ys t e m i s s e t up．Thi s s ys t e m a ppl i e s Expe r t Sys t e m E8 t o de t e r m i ne al t e r na - t i ve s i ni t i a l l y， t he n ， app l i e s A r t i f i c i a l Ne ur a l Ne t wor k A NNm ode l t o obt a i n dat a n e e de d i n m aki ng 七 e c hnol o gi ca l a nd e co no m i c a l co m par i s o ns a m o ng t he s e i ni t i a l a l t e r n a t i v e s ．Th e Hi e r a r c h y An a l y s i s Me t h o d a n d Mu l t i p l e Ob j e c t i ve De c i s i o n M a ki ng a r e e m pl o ye d t o di s po s e t he s e da t a ， a nd t o c ho os e t he m o s t s ui t a bl e m i n - i ng m e t hod f or a m i ne．The s ys t e m l a ys s o l i d f ounda t i o ns f o r r e a l i z i ng c o m pu - t e r i za t i o n a nd opt i m i za t i o n o f unde r gr ound m i n i ng m e t hod s e l e ct i o n， f or i t s s e a r c h spa c e i n s e l e ct i ng i ni t i a1 a l t e r na ti ve s a nd obt a i ni n g dat a i s no t r e s t r a i n e d a r t i f i c i al l y． Ke Y w o r d s e xp e r t s y s t e ma r t i f i c i a l n e u r a l n e t wo r k mo d e l m t i p l e o b j e c t i v e d e c i s i o n ma ki n g s e a r c h s p a c e s y s t e m f o r s e l e c t i o n o f u n d e r gr 0 u n d mi h i n g me t h o d 推， ． 电y， 变 站 一 维普资讯