基于層次分析法的露天開采方案的設計研究

一、AHP方法的基本原理及遞階結構權重解析過程

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是美國運籌學家T.L.Saaty教授于70年代初期提出的，AHP是針對定性問題進行定量分析的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法。它的特點在于把復雜問題中的各種因素通過劃分為相互聯系的有序層次，使之條理化，根據對一定客觀現實的主觀判斷（主要是兩兩比較）把專家意見和分析者的客觀判斷結果直接而有效地結合起來，將同一層次元素兩兩比較的重要性進行定量描述。然后，利用數學方法計算反映每一層次元素的相對重要性次序的權值，通過所有層次之間的總排序計算所有元素的相對權重并進行排序。該方法自1982年引入我國以來，以其定性與定量相結合地處理各種決策因素的特點，以及其系統靈活簡潔的優點，迅速在我國社會經濟各個領域內，如能源系統分析、城市規劃、經濟管理、科研評價等，得到了廣泛的重視和應用。（1）基本原理。相對其他方法利用總效用值作為方案優劣排序指標，AHP方法是使用一種相對度量數來表示方案的優劣程度，這種區分方案優劣程度的指標稱為優先權重。由于優先權重也可以用來度量各準則對于子目標，各子目標對于分目標，各分目標對于總目標的優劣程度。因此，多目標決策問題的解決關鍵就在于找出一組優先權重，以便對可行方案D1，D2，…，Dn作出評價及最優選擇。AHP方法可以借助于物體測重問題來分析。（2）遞階結構權重解析過程。由于不同類型的多級遞階結構，在建立判斷矩陣和計算各要素相對權重時有所不同，所以首先要識別結構是屬于完全獨立性、完全相關性、混合結構性中的哪種類型。AHP方法的最終目的是要求出各方案對總目標G的優先權重，其求解過程總是要對相鄰兩層之間從上至下或由下至上逐層進行計算，因此稱為遞階權重解析過程。其步驟主要包括：步驟1，對構成評價系統的目的，評價項目（準則）及替代方案等要素建立其多級遞階的結構模型。步驟2，對同一級的要素要根據上一級的要素為準則進行兩兩比較，根據評價尺度確定其相對重要度，并據此建立判斷矩陣B。步驟3，通過計算，確定各要素的相對重要度。步驟4，通過綜合重要度計算，對各種要素進行排序，進而對備選方案進行排序，為最終決策提供依據。

二、露天開采方案設計階段的對象及主要任務

對露天開采終了境界、穿孔爆破、破碎、開拓運輸系統、儲存及轉載系統、鏟裝運輸及排土等主要工藝環節，這些關系到露天礦投資及整體效益的重大方案必須要進行橫縱兩方面的技術及經濟比較。其中所謂橫的方面是指同一系統中不同方案的比較，鏟裝方案中對不同斗容的挖掘機型號進行比較等。所謂縱的方面是指不同系統之間的比較，破碎方案中二段破碎系統與一段破碎系統的比較等。在橫向（較低層次）比較的基礎上擇優，再進行縱向（更高層次）比較。這種全方位多層次地方案比較，其最終目的就是為露天礦的開采方案選擇出一整套開拓運輸、穿爆、破碎、鏟裝、排土等方案的最優組合，形成持續穩定的礦山生產能力，創造較優的整體經濟效益、社會效益和環境效益。

三、問題概況與分析

在深入研究地質報告的基礎上，明確礦床空間幾何形態的清晰概念。在礦山工程設計中不僅要考慮礦山開采技術條件的一般要求，同時要分析所在礦的最低開采標高與破碎卸載點標高之間的關系。礦區現狀、礦區與周圍建筑物的安全距離、少占農田或不占農田、排土場位置、排水方式與節能等方面的關系；統籌了開拓運輸與水平運輸系統的合理銜接等技術為題，圈定三個境界方案，為多目標決策提供了空間形態。

四、建立多級遞階結構

首先建立判斷矩陣，計算各級要素之間的相對重要度，并檢驗相容性指標C.R是否在允許誤差內，計算結果可知，上述相容性指標C.R都在允許誤差范圍內，也就是所有的相對重要度都是可接受的。三級綜合重要度計算結果：d1，d2對于C1～C4為（0.049，0.0398）T；d3～d6對于C5～C9為（0.1515，0.1102，

0.1295，0.1685）T；d7，d8對于C10～C13為（0.1602，0.1913）T。根據三級綜合重要度計算結果最大值為優的原則，得到最優組合方案為d1+d6+d8，與實際的設計方案相符。

五、結論

利用層次分析法可以確定各要素的權重，將各影響因素的重要程度量化，減少了主觀因素的影響。在橫向（較低層次）比較的基礎上擇優，再進行縱向（更高層次）比較。這種全方位多層次地方案比較，其最終目的就是為露天礦的開采方案選擇出一整套開拓運輸、穿爆、破碎、鏟裝、排土等方案的最優組合，形成持續穩定的礦山生產能力，創造較優的整體經濟效益、社會效益和環境效益。

參考文獻

[1]常建娥，蔣太立．層次分析法確定權重的研究[J]．武漢理工大學學報．2007：29（1）：153～156