基于模糊灰色理論的采礦方法選擇

羅傳興

(廣西華錫集團(tuán)銅坑礦, 廣西河池市 547205)

基于模糊灰色理論的采礦方法選擇

羅傳興

(廣西華錫集團(tuán)銅坑礦, 廣西河池市 547205)

利用模糊灰色方案決策理論對采礦方法進(jìn)行選擇,能夠避免采礦方法選擇的主觀性。針對銅坑礦92號礦體的開采技術(shù)條件,初選確定了深孔房柱法、無底柱分段崩落法和垂直連續(xù)采礦法3種方案,利用模糊灰色理論,選擇了11個(gè)技術(shù)指標(biāo)綜合比對3種采礦方法,確定了在該礦選用垂直深孔連續(xù)采礦法開采。

灰色方案;采礦方法選擇;技術(shù)指標(biāo)

采礦方法選擇的傳統(tǒng)方法對各影響因素只做定性分析,由于選擇的復(fù)雜性和人們認(rèn)識的多樣性、主觀性,所做出的評價(jià)不可能完全一致。為克服傳統(tǒng)選擇方法的不足,本文采用模糊灰色方案決策分析法對大廠銅坑礦進(jìn)行采礦方法優(yōu)化選擇,使定性與定量分析相結(jié)合,從而科學(xué)、合理地作出決策。

1 采礦方法選擇的影響因素

采礦方法的選擇主要依據(jù)礦山具體的礦體賦存條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件,其中礦床的地質(zhì)條件是采礦方法選擇的主要影響因素。主要的地質(zhì)因素有:礦石和圍巖的穩(wěn)固性;礦石和圍巖的自燃性,結(jié)塊性和氧化性;礦體產(chǎn)狀。而影響采礦方法選擇的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件因素主要有:地表崩落的可能性;加工部門(選礦、冶煉)對礦石的技術(shù)要求;設(shè)備及材料的供應(yīng)情況;企業(yè)的規(guī)模及管理水平等。

從我國礦山建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)來看,在初步設(shè)計(jì)中正確選擇采礦方法對礦山企業(yè)能否按時(shí)達(dá)產(chǎn),起著決定性的作用。所選的采礦方法應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)基本要求:

(1)生產(chǎn)安全,環(huán)保,勞動(dòng)條件好;

(2)選礦對礦石的要求;

(3)市場對礦石量的要求;

(4)機(jī)械化程度高,生產(chǎn)能力大,勞動(dòng)效率高;

(5)回采工藝簡單,礦石損失率和貧化率低;

(6)采礦成本低,材料消耗少,經(jīng)濟(jì)效益好;

(7)管理方便,合理充分地利用礦產(chǎn)資源。

2 模糊灰色理論

模糊灰色方案決策是將方案的多個(gè)目標(biāo)值通過目標(biāo)效果測度化為單一目標(biāo)值來實(shí)現(xiàn)方案的綜合效果測度,對于目標(biāo)定性描述的采用模糊理論作定量化處理,從定量的角度進(jìn)行方案優(yōu)化。

設(shè)事件ai,對策bj,二元組合(ai,bi)為方案。若事件a1,a2,a3…an,有對策b1,b2,b3…bn,則對于同一事件ai,可用b1,b2,b3…bn等m個(gè)對策應(yīng)對,構(gòu)成(ai,b1),(ai,b2)…(ai,bm)等m個(gè)方案矩陣:

則M(i)稱為決策矩陣。

將式(2)代入式(1)得效果測度決策矩陣M′(i):

對對策(bj)進(jìn)行效果測度處理,形成綜合測度:

式中,ci為效果測度權(quán)值,表示各效果測度對對策(bj)的重要度,由專家系統(tǒng)或?qū)哟畏治龇ǖ却_定。

各方案綜合效果測度構(gòu)成決策矩陣M(Σ):

3 采礦方法決策模型

3.1 工程概況

銅坑錫礦床由細(xì)脈帶、91號礦體和92號礦體立體組成。目前,92號礦體為主要開采對象,其完整性受91號礦體開采影響,其直接頂板為開采91號礦體時(shí)的膠結(jié)或者非膠結(jié)的空區(qū)充填體,甚至是未充填的采空區(qū)。目前采用的采礦方法為留連續(xù)礦柱空場法(非重疊區(qū))和組合式崩落法(重疊區(qū)),這兩種采礦方法都存在著礦柱不能安全高效回收,資源損失大,采空區(qū)處理技術(shù)難度大、成本高,采場頂板控制困難,易誘發(fā)大規(guī)模地壓等一系列問題。

針對92號礦體的開采技術(shù)條件,有必要?jiǎng)?chuàng)新傳統(tǒng)的采礦技術(shù)與工藝,提高資源回收率和生產(chǎn)效率。以無軌設(shè)備中深孔房柱法、無底柱分段崩落法、垂直深孔連續(xù)采礦法為研究目標(biāo),建立模糊灰色決策方案,開展采礦方法的優(yōu)選研究,3種采礦方法的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)決策指標(biāo)參數(shù)值見表1。

3.2 模糊定量化

對影響采礦方法選擇的定性因素指標(biāo),利用模糊數(shù)學(xué)的灰度定義進(jìn)行量化取值,見表2。將因素指標(biāo)分成5個(gè)等級,給出量化的評定值,當(dāng)定性描述的因素指標(biāo)介于兩個(gè)等級之間時(shí),取其中間值。

表1 3種采礦方案各項(xiàng)指標(biāo)對比

表2 模糊參數(shù)的賦值標(biāo)準(zhǔn)

3.3 模糊灰色決策模型

將定性指標(biāo)量化后,由各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)(事件,ai)和開采方案(對策,bj)組成多目標(biāo)決策方案,構(gòu)成決策矩陣M(i):

應(yīng)用效果測度公式,對決策矩陣M(i)各數(shù)據(jù)處理,構(gòu)成目標(biāo)的方案決策矩陣:

采用模糊層次分析法確定各參數(shù)的權(quán)值ci:

ci=(0.1090,0.1366,0.1042,0.0776,0.1273,0.1091,0.0839,0.0614,0.0614,0.0612,0.0490)

[1]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1986.

[2]楊 殿.金屬礦床地下開采[M].長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1999.

[3]趙 彬,王新民,張欽禮.新橋硫鐵礦采礦方法模糊選擇[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(4):21～25.

[4]王新民,趙 彬,張欽禮.基于層次分析和模糊數(shù)學(xué)的采礦方法選擇[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(5):875～880.

[5]郭宏利,陳 琪,趙德偉.馬連金礦沿走向布置分段空場采礦方法的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2007,(4):8～9.

[6]田金華,李棟祥,徐建榮.開拓系統(tǒng)優(yōu)化選擇的灰色局勢決策[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2003,23(5):20～22.

2009-09-02)

羅傳興(1969-),男,廣西南丹人,工程師,碩士研究生,主要從事采礦技術(shù)與礦山安全生產(chǎn)管理工作。