模糊數學在露天采礦生產外包經營模式的應用*

何昌盛

模糊數學在露天采礦生產外包經營模式的應用*

何昌盛

(長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410011)

在我國采礦技術取得飛速進步的同時，礦山生產經營方式也出現了一定的變化。針對露天礦山生產經營外包模式進行了分析，結合露天開采特點，采用模糊數學建立了露天礦山外包模式優化模型，得出了各個指標的權重，并對3種外包模式進行了綜合評價，得出最優方案，為業主選擇合適的外包模式提供了參考。

露天礦山；模糊綜合評判；經營模式；生產外包

礦山采礦工程采取外包[1]生產的運營模式在業內已得到多方認可，通過這一模式能夠有效減輕業主方的資金壓力以及降低生產管理難度，同時還能實現風險的部分轉移。在礦山露天采礦工程外包生產運營中，選擇何種運營模式，從而實現業主與承包商的雙贏，是一個重要的議題，基于模糊數學方法在方案選擇[2]中的廣泛應用，本文采用模糊數學方法，對露天采礦生產外包模式進行研究。

1 露天礦山外包模式選擇的主要影響因素

露天礦山外包是指礦山企業為了降低開采成本、獲得更好的經濟效益，將采礦區范圍內的礦產基建或開采全部或部分承包給具有獨立法人資格的施工單位，由該單位完成一定量的礦石生產或工程量的開采運營模式。

目前，我國露天礦山承包開采主要有3大類：一是總承包，將整個施工工程或礦山資源開采以總包的方式進行承包；二是按作業區域分包，按照露天采場不同區域、不同臺階進行分包；三是按作業工序分包，按照剝離、穿爆、采裝及運輸等環節 分包。

露天礦山合理承包模式的選擇決定了后期露天開采的質量、進度等完成情況，合理的承包模式不僅有利于工程質量及工期的控制，而且可以適當降低工程成本。結合露天礦山開采特點，本文將影響露天礦山外包模式選擇的因素分為：

（1）業主。業主必須充分結合礦山工程的建設特點，根據自身技術實力，協調能力、綜合管理能力、管理人員水平以及存在的風險等，選擇合適的承包模式及承包商。

（2）承包商。承包商是整個礦山工程中的直接施工方，部分或全面負責施工，在滿足礦山正常施工生產的同時，承包商的技術水平、設備數量及生產能力、生產人員及管理人員的技術水平、承包商的管理能力以及承包商所面臨的風險都是影響承包模式選擇的因素。

（3）生產建設要求。礦山工程生產建設是礦山承包模式的主體，主要影響因素有礦山建設生產規模、生產建設進度、生產質量、生產成本等。

（4）其他因素。礦山工程生產過程中，同時要兼顧環保因素、安全因素、經濟因素等。

2 某露天礦山外包模式優化選擇

露天開采合適的承包模式不僅對資源回采率、投資規模、勞動生產率指標和礦石開采成本等主要技術經濟指標有影響，而且還影響現場管理、礦石加工的經濟效果。影響承包模式選擇的主要因素有業主、承包商、生產規模和其他因素等，其中有些因素往往是模糊的。模糊數學[3-4]中的模糊現象，是指某些客觀事物之間的差異，在中間過渡時所呈現的“不分明性”。因此，露天開采承包模式的選擇完全可以采用模糊數學進行決策。

2.1 模型評價步驟

第一步：建立模糊分析結構模型[5]，首先對方案進行分析并確定評價指標，然后根據評價指標影響因素構建結構模型，從上到下依次為方案比較、目標層、指標層。

第二步：建立關系矩陣并構建模糊矩陣[6]，各個評價指標影響因素針對上層主要因素層構建矩陣，計算各個層次中不同因素的權重，本文采用方根法[7-8]對權重指標進行規格化處理。

第三步：方案評價，計算權重向量與模糊矩陣的結果分析得出最優方案。

2.2 某露天礦山外包模式案例評價指標體系

某露天礦位于青海西部東昆侖山脈西段，柴達木盆地南緣，根據礦床賦存狀態，確定礦山為山 坡?凹陷露天礦，采用自上而下、分區分臺階開采。礦山現階段處于基建狀態，擁有部分設備和技術人員，為了提高礦山生產能力，降低投資成本，后期生產中，礦山擬采取承包開采的生產模式。

結合該礦山的實際情況，確定采用模糊法對總承包、按工序承包、按作業區域承包3種方案進行比較和優選，選擇了4個一級指標、17個二級指標，構建承包模式選擇的評價指標體系。評價指標的結構模型如圖1所示。

2.3 評價指標權重

2.3.1 確定優先關系矩陣

指標層對準則層、準則層對目標層的相對重要性用0.1~0.9數量進行標度。

目標層與一級指標之間構成的矩陣為?，一級指標與二級指標之間構成的矩陣為?，見表1、表2。

表1 A?B優先關系矩陣

表2 B1?C1優先關系矩陣

2.3.2 模糊矩陣標準化

將表1、表2標準化得表3、表4。

2.3.3 評價指標中的權重計算

表3 A?B模糊一致矩陣

表4 B1?C1模糊一致矩陣

2.3.4 二級指標的綜合權重

對本文的影響因素進行總排序，各個二級指標的綜合權重見表5。

表5 二級指標的權重

2.4 模糊綜合評判

通過對3種采礦承包模式按照指標分別進行打分，求得各個指標的隸屬度。通過專家打分，求得模糊評價指標(見表6)。

將權重向量與模糊矩陣相乘得評判向量，根據評判向量的大小即可得最優方案。依據本文4個一級指標和17個二級指標的權重分配（見表5）以及模糊評價矩陣（見表6），可計算出3種外包模式的主指標權重：=[0.562, 0.544, 0.534]。由此得出，承包模式方案中最符合該礦山的為總承包模式。

3 結 論

本文以某露天礦山采礦生產外包經營模式為例，充分考慮了業主、承包商、礦山自身及其他因素的影響，4類因素又充分考慮相關指標，最終根據模糊數學方法確定合適的承包模式，案例中礦山為新建礦山，業主方設備和人員較少，分析表明，采用總承包較為合適。對其他礦山選擇承包模式具有一定的參考意義。

[1] 張振龍,劉 峰,閆永平.基于模糊層次分析法的露天礦山外包模式優選[J].現代礦業,2016,7(7):34-37.

[2] 夏 飛.礦山露天采礦工程外包生產運營實踐及管理的探討[J].世界有色金屬,2018(8):75-77.

[3] 張曉鵬.淺談基于模糊數學理論的采礦方法選擇[J].中國新技術新產品,2012(10):112.

[4] 董旭波.淺談煤礦厚煤層開采技術[J].能源與節能,2019(2):118-119, 156.

[5] 趙 革,付建新,姜紹軍,姜新吉.基于和諧度評價的頂板冒落敏感性分析[J].礦業研究與開發,2018,38(12):89-92.

[6] 何宇翔,楊 溢,張志華,曹俊陽.基于模糊數學在采礦方法中的優化[J].礦冶,2018(8):41-44.

[7] 段 軍,岳洪輝,張 偉,王志軍.基于粗糙集條件信息熵的煤礦人因失誤安全評價[J].礦業研究與開發,2018,38(12):93-96.

[8] 韓 峰,盛建龍.模糊數學在各采礦方法選擇中的應用[J].有色金屬(礦山部分),2011,63(5):875-579.

(2019-04-11)

何昌盛（1981—），男，湖南永州人，高級工程師，主要從事礦山工程設計與研究，Email：hcs8115@163.com。

國家重點研發計劃項目(2016YFC0801606).