基于人工智能理論的采礦方法選擇的研究

徐征軍，李雪松，張 安

（山東黃金礦業股份有限公司新城金礦安全生產部，山東 煙臺 261400）

在我國整體社會經濟高速發展的進程中，采礦行業起到了重要的推動作用。對于人類的生活、社會的發展而言，礦物質資源意義深遠。因此，有關部門應當充分重視采礦方法的選擇，明確其在采礦作業中的重要地位，進而為進一步提升采礦作業的安全性和采礦質量、效率，探尋出最合適的采礦方法選擇技術。

1 采礦方法選擇概述

（1）采礦方法選擇的作用。對于一個國家綜合實力的提升而言，礦物質資源具有重要的影響，其也會對國家經濟發展產生影響，由此可見，采礦方法的選擇對于整體采礦行業乃至國家都具有深遠的意義[1]。另外，采礦方法的選擇對于投入成本的降低、生產作業的安全性、作業生產率的提升、礦石產量的增加以及礦石貧化率與損失率的降低也有較大影響。采礦方法的選擇屬于系統較為復雜的工程，礦體的賦存條件以及礦床的地質條件和采礦方法的選擇息息相關，涉及眾多影響因素，而部分因素卻擁有不確定性以及模糊性。另外，各地區選擇采礦方法的準則也各有差異，使得此項工作層次、目標都較多，這也為此項工作的開展制造了諸多困難。

（2）傳統采礦方法選擇的技術。在傳統的選擇采礦方法工作中，通常會有三步工作，分別為初選采礦方法、分析技術經濟以及綜合比較分析。詳細來看，就是采礦企業應當嚴格按照礦床的地質特點以及企業自身掌握的采礦技術，對可行性的采礦方案進行初選，隨后對其技術經濟展開全面分析，若各項比對方案并沒有較為明顯的差距，專業人員還應當開展更加細致的綜合性比對、分析，進而做出最優選擇。這種模式較為依賴專業人員的個人經驗，但也被個人能力所限制，同時充滿了主觀上的隨意性，使得最終結果較為片面、主觀。

2 人工智能技術在采礦方面的發展狀況

伴隨科學技術水平的不斷提升，人工智能已經被逐漸應用到采礦行業中，同時其優越性也日益凸顯出來[2]。其中，專家系統作為人工智能技術的主要應用之一，其開發工具在市場中現已大量出現，而研發出來的各種專家系統也被廣泛應用到各個采礦企業的采礦作業當中，其中較為常見的便是露天礦區爆破系統、礦區設施選型決策的支持系統以及礦區錨桿支護的選型和設計系統。然而相比于發達國家，我國采礦施工各類作業問題較為復雜，缺乏合適的相關硬件、軟件，使得我國有關人工智能技術應用于采礦作業仍顯落后。

3 借助數學方法優選采礦方法的優點

在多年的數學優選技術比對過程中，我們可以明確各種方法具備一些共同點，包括了：

（1）計算無量綱化。和傳統方法相同，借助數學方法優選采礦方法也會對有研究需要的、類似于開采礦床技術的采礦方法進行列舉，同時對一些包含采礦成本、礦房作業能力、采礦效率、采礦貧化率和損失率、單耗炸藥以及采切工程量在內的經濟技術指標加以精確選定。需要注意的是，上述指標具備量綱，例如kg/t、t/d、m/kt以及%等，這些指標在傳統的采礦方法選擇中無須進行處理，但是在借助數學方法優選采礦方法時，有關人員需要將其量綱去掉，即無量綱化，在計算中只用到指標中的數字，從而最大限度地將各指標可能產生的不同影響進行去除。

（2）賦予權重。所謂權重，即權數，屬于模糊數學的專用名詞之一，主要是對因子的相對重要性程度進行表征的一類表征量度值。在研究借助數學方法優選采礦方法的過程中，除了需要將以上指標進行引入之外，還應當引入一些難以計量的影響因素，比如生產管理工作的難度、采礦方法中結構穩定性、填充體可靠系數、礦體的賦存條件適應性、通風狀況、安全性和作業條件、施工難度和環保工作、生產的整體可靠性、設計規模的保證性以及開采的集中程度等。無論是對于采礦方法的選擇，還是實際采礦施工而言，以上因素都有著重要影響，很多時候甚至會成為決定因素。在傳統的采礦方法選擇中，通常比對眾多方案時只可以進行定性分析，且無法對定量的各項指標展開綜合性比對。但是在借助數學方法優選采礦方法時，對于那些無法定量的各項指標能夠借助科學方法將權重值賦予在其上面。

（3）計算機編程計算。在借助數學方法優選采礦方法時，可以使用計算機展開科學計算，并且這種方式能夠使計算流程更簡單，計算軟件也在隨著時代的發展不斷優化和更新，其計算速度極快，而精準度也很高。

在借助數學方法優選采礦方法時，有關部門還應當意識到模糊數學的優勢：對采礦作業的采礦方法選擇工作而言，其擁有較多的影響因素，包括了礦體有用成分的分布、礦巖的自身性質、礦石的價值以及礦體的產狀等，很多時候人們對這些因素的描述都較為模糊[3]。對于模糊數學而言，其模糊現象為一部分客觀事物間的重要差異在過渡過程中出現的不確定性，即模糊目標或者模糊約束，在采礦行業中包括了采礦作業影響地表的程度、礦體的形態、規模、產狀、采礦施工的安全性、礦巖自身的物理力學特性、地質水文環境以及礦石自身的價值等。由此可見，選擇采礦方法屬于一類模糊問題。正如上文所述，采礦方法的傳統選擇方法缺點很多，不良影響也較大。但是在模糊數學中，我們可以探尋出較為有效的處理措施。由于礦體位于構造較為復雜的應力場內，開采技術條件模糊性較大，未知性以及隨機性也較高，所以，有關人員在選擇采礦方法時也會伴隨這些模糊性、未知性以及隨機性。

4 人工智能理論中神經網絡的優勢

①處理信息具備自學習、自組織特征，方便綜合、推廣和聯想。在神經網絡神經元間，一般用權值的大小代表其連接強度，而此權值一般能夠經由學習訓練樣本實時改變，在增加訓練樣本量以及持續學習的過程中，連接強度也會加強，使得神經元反映樣本特點的靈敏度有所提高。②每一個神經元都兼具儲存以及處理信息的能力，伴隨神經元間的連接強度發生改變，不僅能夠將信息記憶反映出來，還可以將處理信息反映出來。③每一個神經元都能按照接收信息展開獨立處理、運算，對結果進行及時輸出，在系統中能夠同時將多個神經元輸出結果加以計算，隨后向下一級進行輸送，使之展開后續處理。④神經網絡中儲存的信息會被分布到不同位置。神經網絡借助神經元間連接與分布的各個連接權值對特定信息展開表示，這使得即使局域網絡受到損傷，也能確保正常輸出網絡，使網絡容錯性得到提升。

5 結論

總之，在不同采礦區域，其礦體的結構、形態及采礦條件各有差異，同時采礦方法的選擇也會隨科學技術的發展而出現更新，因此，不同礦區的采礦方法也各不相同。通過長期的實踐可知，很多礦區如今都具備豐富的數據信息，而一些采礦企業并不能有效運用這些數據信息，所以更應重視采礦方法的選擇技術。