密切值法在采礦方法優選中的研究與應用

楊 寧，尹賢剛，林 堯，肖木恩

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012； 2.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙 410012； 3.洛陽坤宇礦業有限公司， 河南 洛陽市 471700)

密切值法在采礦方法優選中的研究與應用

楊 寧1,2，尹賢剛1,2，林 堯3，肖木恩1,2

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012； 2.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙 410012； 3.洛陽坤宇礦業有限公司， 河南 洛陽市 471700)

采礦方法的應用對井下作業安全、礦石開采品位、開采損失率、廢石混入率以及其他經濟效益等指標有顯著影響，針對某鐵礦采礦方法的優選，提出了采用密切值法(OV)計算，通過選擇9項參數作為技術經濟指標，對初步選出的4種采礦方案進行優化決策研究，依照現場實際情況分別計算4種采礦方法的密切值，得到E1=0.400，E2=0.134，E3=0.029，E4=1.185，最終確定方案3(點柱式上向分層充填法)為最佳方案，該OV法可為其他礦山優選采礦方法提供參考。

密切值法；采礦方法；優化選擇

0 前 言

技術經濟指標可以衡量采礦方案的優劣，常見的指標為：生產能力、廢石混入率、采場損失率、通風條件等[1￣3]。優選采礦方案其實就是優選多目標決策的方案[4]。在實際生產工作中很難實現每個采礦指標均達到最好，且不同指標之間存在相互矛盾的問題，這給優選采礦方案帶來了很大的困難[5]。本文運用OV[6￣8]法進行采礦方案的優選，該法首先根據供選方案集合的各項指標的規范值而優選出方案的“最好點”以及“最差點”，并找出與上述兩點最相接近的方案，即為最佳方案。

1.1 創建指標矩陣

在遵守采礦方案選擇原則的前提條件下，按照某礦山的開采技術條件以及地質資料，初選得到可行的x種開采方案Ya，每一種供選方案的評價指標Qb都有z個，即由x種開采方案中的z個指標的值共同創建的指標矩陣為：

Y=(yab)xz

(1)

(a=1,2，3,…,x-1,x;b=1,2,3,…,z-1,z)

式中，yab為第a種供選開采方案的第b個指標的值。

1.2 規范指標矩陣

選出來的z個指標當中，一部分為愈大愈好的指標(比如生產能力、采出品位等)，稱為良性指標；另外一部分指標則是愈小愈好(比如成本、采切比等)，稱為惡性指標。一般情況下指標不一樣量綱也不一樣，為了對后期的數據分析有利，可以將惡性的指標轉變成良性的指標，且對各個指標的值進行無量綱化的處理，即規范指標矩陣。計算時公式為：

令:

(2)

(a=1,2，3,…,x-1,x;b=1,2,3,…,z-1,z)

(5)以A線為中心線，對umnyxv線鏡像，再以O為基點，對umnyxv線及其鏡像線進行陣列，最后按設計尺寸標注得電樞沖片工程圖7。圖8是按上述傳統作圓求交點法所制梯形槽電樞沖片實物圖。

(3)

根據式(2)和式(3)，可得出規范指標的矩陣：D=(dab)mn，其中a，b，m，n的取值范圍和上面一樣。

1.3 尋求供選方案的“最良點”和“最惡點”

將供選的開采方案的各個規范化指標的最良值和最惡值挑選出來，則：

(4)

(5)

(6)

1.4 計算密切值

(7)

式中，a=1,2,3，…，x-1，x。

令：

(8)

代入式(9)計算數值Ea：

(9)

數值Ea能夠很好的將各種供選開采方案Ya與“最良點”相靠近以及與“最惡點”相遠離，可以把Ea當做開采方案Ya的“密切值”。Ea值愈大，則相對的開采方案Ya就愈優，相反的，Ea值愈小，則相對的開采方案Ya就愈不好。

2 應用實例

2.1 建立指標矩陣

根據某鐵礦礦體的賦存情況、水文環境地質條件、工程地質條件以及開采方案選擇的原則等，初步選出符合要求的供選開采方案有4種，分別是：R1階段空場嗣后充填法、R2分段鑿巖階段出礦充填法、R3點柱式上向分層充填法、R4無底柱分段崩落法。按照礦山的實際,選擇9項參數作為技術經濟指標，分別為：L1生產能力(d/t)、L2采出品位與地質品位比、L3廢石混入率(%)、L4采場損失率(%)、L5副產比(%)、L6采切比(m/kt)、L7廢石比(m/kt)、L8靈活適應性、L9通風條件，如表1所示。

表1 開采方案指標

根據表1建立指標矩陣L，如下所示：

2.2 規范化指標矩陣

根據式(2)和式(3)建立規范化指標矩陣D，具體如下：

2.3 良點和惡點計算

按照式(4)～式(6)可以計算得出良點Y+和惡點Y-分別為:

Y+=(0.647,0.511，-0.105，-0.330，-0.112，-0.323，-0.331,0.615,0.700)
Y-=(0.323,0.488，-0.183，-0.651，-0.652，-0.631，-0.659，0.369,0.140)

2.4 各方案密切值計算

各個開采方案的密切值為：E1=0.400，E2=0.134，E3=0.029，E4=1.185。因此可得知各供選開采方案的密切值排列順序為：E3

3 結 論

優選采礦方法的過程需要考慮很多不同因素的影響，運用OV法進行優選，其計算方法和過程通俗易懂，為一個比較新穎的數學方法，該法能夠全面而且精確地將不同的開采方案的技術經濟指標綜合分析，充分酌量了不同因素之間相互產生的影響，增強了決策結果的科學性和準確程度。經過OV法對某鐵礦采礦方法的研究，最終確定點柱式上向分層充填法為最佳開采方案，該方法可為其他礦山優選采礦方法提供參考。

[1]肖木恩.模糊數學在采礦方法中選擇的應用[J].礦業研究與開發，2003(01):15￣17.

[2]楊 寧，尹賢剛，肖木恩，等.AHP-Fuzzy在采礦方法優選中的研究及應用[J].礦業研究與開發，2016,36(10):27￣30.

[3]楊 寧，尹賢剛，肖木恩，等.GRA在采礦方法優選中的研究及應用[J].礦業研究與開發，2017，37(1)：11￣14.

[4]周科平.采場結構參數的遺傳優化[J].礦業研究與開發，2000，20(3)：7￣10.

[5]趙國彥,黃治成,劉 高,等.中深孔爆破效果AHP-模糊綜合評價方法[J].礦業研究與開發，2010，30(2):106￣108.

[6]張欽禮，陳秋松，胡 威，等.駐留礦體最佳開采方案研究[J].廣西大學學報(自然科學版)，2013，38(5)：1216￣1222.

[7]鄧 建.多目標鞠策密切值法在采礦方法有選中的應用[J].黃金，1996,17(9)：26￣29.

[8]王登瀛.多目標決策方案優選的密切值法[J].系統工程,1989,(1).

[9]李孜軍.密切值法在采礦方法優選中的應用[J].冶金礦山設計與建設,1998,(2):7￣10.(收稿日期：2017￣06￣30)

楊 寧(1992-)，男，寧夏中衛人，研究生，從事采礦工程技術研究，Email:34040682@qq.com。