基于模糊灰色理論的采礦方法選擇

羅傳興

(廣西華錫集團銅坑礦, 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個技術(shù)指標綜合比對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

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)雜性和人們認識的多樣性、主觀性,所做出的評價不可能完全一致。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)驗來看,在初步設(shè)計中正確選擇采礦方法對礦山企業(yè)能否按時達產(chǎn),起著決定性的作用。所選的采礦方法應(yīng)滿足以下幾點基本要求:

(1)生產(chǎn)安全,環(huán)保,勞動條件好;

(2)選礦對礦石的要求;

(3)市場對礦石量的要求;

(4)機械化程度高,生產(chǎn)能力大,勞動效率高;

(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目標值通過目標效果測度化為單一目標值來實現(xiàn)方案的綜合效果測度,對于目標定性描述的采用模糊理論作定量化處理,從定量的角度進行方案優(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個對策應(yīng)對,構(gòu)成(ai,b1),(ai,b2)…(ai,bm)等m個方案矩陣:

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,有必要創(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,建立模糊灰色決策方案,開展采礦方法的優(yōu)選研究,3種采礦方法的各項技術(shù)經(jīng)濟決策指標參數(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,利用模糊數(shù)學(xué)的灰度定義進行量化取值,見表2。將因素指標分成5個等級,給出量化的評定值,當定性描述的因素指標介于兩個等級之間時,取其中間值。

表1 3種采礦方案各項指標對比

表2 模糊參數(shù)的賦值標準

3.3 模糊灰色決策模型

將定性指標量化后,由各項評價指標(事件,ai)和開采方案(對策,bj)組成多目標決策方案,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(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(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。