基于模糊灰色理论的采矿方法选择

罗传兴

(广西华锡集团铜坑矿, 广西河池市 547205)

基于模糊灰色理论的采矿方法选择

罗传兴

(广西华锡集团铜坑矿, 广西河池市 547205)

利用模糊灰色方案决策理论对采矿方法进行选择,能够避免采矿方法选择的主观性。针对铜坑矿92号矿体的开采技术条件,初选确定了深孔房柱法、无底柱分段崩落法和垂直连续采矿法3种方案,利用模糊灰色理论,选择了11个技术指标综合比对3种采矿方法,确定了在该矿选用垂直深孔连续采矿法开采。

灰色方案;采矿方法选择;技术指标

采矿方法选择的传统方法对各影响因素只做定性分析,由于选择的复杂性和人们认识的多样性、主观性,所做出的评价不可能完全一致。为克服传统选择方法的不足,本文采用模糊灰色方案决策分析法对大厂铜坑矿进行采矿方法优化选择,使定性与定量分析相结合,从而科学、合理地作出决策。

1 采矿方法选择的影响因素

采矿方法的选择主要依据矿山具体的矿体赋存条件和技术经济条件,其中矿床的地质条件是采矿方法选择的主要影响因素。主要的地质因素有:矿石和围岩的稳固性;矿石和围岩的自燃性,结块性和氧化性;矿体产状。而影响采矿方法选择的技术经济条件因素主要有:地表崩落的可能性;加工部门(选矿、冶炼)对矿石的技术要求;设备及材料的供应情况;企业的规模及管理水平等。

从我国矿山建设的经验来看,在初步设计中正确选择采矿方法对矿山企业能否按时达产,起着决定性的作用。所选的采矿方法应满足以下几点基本要求:

(1)生产安全,环保,劳动条件好;

(2)选矿对矿石的要求;

(3)市场对矿石量的要求;

(4)机械化程度高,生产能力大,劳动效率高;

(5)回采工艺简单,矿石损失率和贫化率低;

(6)采矿成本低,材料消耗少,经济效益好;

(7)管理方便,合理充分地利用矿产资源。

2 模糊灰色理论

模糊灰色方案决策是将方案的多个目标值通过目标效果测度化为单一目标值来实现方案的综合效果测度,对于目标定性描述的采用模糊理论作定量化处理,从定量的角度进行方案优化。

设事件ai,对策bj,二元组合(ai,bi)为方案。若事件a1,a2,a3…an,有对策b1,b2,b3…bn,则对于同一事件ai,可用b1,b2,b3…bn等m个对策应对,构成(ai,b1),(ai,b2)…(ai,bm)等m个方案矩阵:

则M(i)称为决策矩阵。

将式(2)代入式(1)得效果测度决策矩阵M′(i):

对对策(bj)进行效果测度处理,形成综合测度:

式中,ci为效果测度权值,表示各效果测度对对策(bj)的重要度,由专家系统或层次分析法等确定。

各方案综合效果测度构成决策矩阵M(Σ):

3 采矿方法决策模型

3.1 工程概况

铜坑锡矿床由细脉带、91号矿体和92号矿体立体组成。目前,92号矿体为主要开采对象,其完整性受91号矿体开采影响,其直接顶板为开采91号矿体时的胶结或者非胶结的空区充填体,甚至是未充填的采空区。目前采用的采矿方法为留连续矿柱空场法(非重叠区)和组合式崩落法(重叠区),这两种采矿方法都存在着矿柱不能安全高效回收,资源损失大,采空区处理技术难度大、成本高,采场顶板控制困难,易诱发大规模地压等一系列问题。

针对92号矿体的开采技术条件,有必要创新传统的采矿技术与工艺,提高资源回收率和生产效率。以无轨设备中深孔房柱法、无底柱分段崩落法、垂直深孔连续采矿法为研究目标,建立模糊灰色决策方案,开展采矿方法的优选研究,3种采矿方法的各项技术经济决策指标参数值见表1。

3.2 模糊定量化

对影响采矿方法选择的定性因素指标,利用模糊数学的灰度定义进行量化取值,见表2。将因素指标分成5个等级,给出量化的评定值,当定性描述的因素指标介于两个等级之间时,取其中间值。

表1 3种采矿方案各项指标对比

表2 模糊参数的赋值标准

3.3 模糊灰色决策模型

将定性指标量化后,由各项评价指标(事件,ai)和开采方案(对策,bj)组成多目标决策方案,构成决策矩阵M(i):

应用效果测度公式,对决策矩阵M(i)各数据处理,构成目标的方案决策矩阵:

采用模糊层次分析法确定各参数的权值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.金属矿床地下开采[M].北京:冶金工业出版社,1986.

[2]杨 殿.金属矿床地下开采[M].长沙:中南工业大学出版社,1999.

[3]赵 彬,王新民,张钦礼.新桥硫铁矿采矿方法模糊选择[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2008,(4):21～25.

[4]王新民,赵 彬,张钦礼.基于层次分析和模糊数学的采矿方法选择[J].中南大学学报(自然科学版),2008,(5):875～880.

[5]郭宏利,陈 琪,赵德伟.马连金矿沿走向布置分段空场采矿方法的应用[J].采矿技术,2007,(4):8～9.

[6]田金华,李栋祥,徐建荣.开拓系统优化选择的灰色局势决策[J].矿业研究与开发,2003,23(5):20～22.

2009-09-02)

罗传兴(1969-),男,广西南丹人,工程师,硕士研究生,主要从事采矿技术与矿山安全生产管理工作。