基于模糊數學與層次分析法的鐵礦采礦研究

劉妍妮

摘要：礦產對于我國發展以及建設十分重要，但是因為我國正處于高速發展階段，所以對礦產的需求量大幅度上升，此時為了滿足現代礦產需求，就必須對采礦方法進行改善。傳統礦山采礦方法為經驗類比法，即根據歷史資料來找到礦床，再根據礦床來進行采礦，該方法在現代礦產量有限的條件下，其準確率、效率都不滿足實際需求，因此文章將結合模糊數學、層次分析法，圍繞鐵礦分析采礦新方法。

關鍵詞：模糊數學;層次分析法;鐵礦采礦

中圖分類號：TD853.3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）09-0026-04

采用新方法采礦在本文研究中，首先根據模糊數學的特點來建立才可模型，其次結合層次分析法得到正確的采礦方法，這一過程當中介于模糊數學、層次分析法的客觀性，可以確保最終結果具有較高科學性與可靠性，相比于傳統經驗類比法，說明文章方法有效，且能夠改善傳統經驗類比法的缺陷，例如主觀偏見、較大誤差等。

1實例概況

因在不同的采礦環境當中，采礦方法會出現差異，所以無法一概而論，為此，文章將結合實例來進行分析。某實例礦山的礦體結構分為直屬頂板、礦區主體、直屬底板，其中直屬頂板有船山組、下二疊統棲霞組可溶巖組成，且為結合頂板地質表現數據，說明該區域為整個區域內的主要含水層，針對頂板的地質結構來看，其自上而下由大理巖、泥質灰巖等巖體組成，特征上具有巖溶發育明顯、富水性強、厚度較大的特點;礦區主體上，其主要呈現出層次明顯的特點，走向為NE，根據實例測量得知，該礦區主體的長度約為3000m、礦體傾角為40°-70°、傾斜方向為NW，且有延伸表現、均值厚度為22m、垂直高度為720m;直屬底板上，其主要由砂巖、輝綠巖組成，整體結構表現出巖性致密、堅硬的特點，說明底板穩固性良好，可以進行鐵礦開采。

2模糊數學概述與采礦方法模型建立

集合論是模糊數學成立的根本，其對于模糊數學而言十分重要，因為在集合論條件下能夠將數學的抽象能力擴大，使其觸及人類對某些事物認識的過程深處。那么在模糊數學條件下，需要采用集合的方法來表面概念的含義，再對照概念當中包含的集合關系，利用計算方法來進行判斷、推理。這種數學方法的應用，在某種角度上可以給選擇人提供強有力的數據支撐。鐵礦開采是一項十分復雜的工作，其涉及到地質特征、地質變化、礦產走向、礦產深度、安全條件、施工難易度等等，根據這些信息，礦業單位必須對采礦方法進行選擇，如果方法錯誤，會導致采礦效率地下、環境危險性提高等等問題，所以需要采用模糊數學發來進行選擇。

在本質上模糊數學是一種計算具有隨機性，但隨機范圍有限目標的方法，在采礦當中，因為地質環境中的變數很多，所以符合這一特征，說明模糊數學可以被應用。在應用當中，首先根據模糊數學的相似優先比的理論要求，先建立評價指標體系，得到采礦方法選擇的邏輯規則，之后根據規則，對各指標進行數值設定，此時就得到了相應的數學模型。

3層次分析法影響因素權重確認

3.1比較標度確認

在常規條件下，先引入層次分析法的比較標準，具體如表1所示。

對表1內容進行說明：如果最終結果為偶數，則代表結果位于兩個相鄰因素中間。

3.2比較矩陣確認

根據表1內容，依照定義得到比較矩陣A，A的表達式如公式（1）所示。

4模糊綜合評判

在模糊數學基礎上，借助模糊原理對系統涉及因素、方案的集成以及矩陣、權重分配向量進行判斷，判斷分為4個步驟，即因素集u和方案集A建立、評價集建立、隸屬矩陣R、綜合評價指標體系設立。

4.1因素集U和方案集A建立

因素集u的表達式見公式（7）、方案集的表達式見公式（8）。

4.3隸屬矩陣R

在隸屬矩陣R建立當中，必須先確認條件中是否存在定量指標與非定量指標，但在本文分析背景下，這兩個指標同時存在，那么就需要采用不同的方法來對此進行確認。針對定量指標，本文采用隸屬函數來確定其隸屬度;針對非定量指標，本文采用二元對比定權法來進行確認。

在定量指標隸屬度確認當中，首先針對n個方案的m個指標構建得到特征值矩陣，特征值矩陣表達式見公式（11），式中i=1，2….，m;i=1，2….n。根據結果可以得到收益指標與消耗指標的數值，收益指標越高則說明目標可靠性越好。

根據公式（12）進行對比得到各指標的模糊語氣算子，最終對照表2語氣算子與定量標度相對隸屬度關系，得到非定量指標的隸屬度。

4.4綜合評價指標體系設立

綜合評價指標體系如表3所示。

在上述三個步驟基礎上，通過模糊數學原理來進行綜合評價。首先結合實例條件，針對其不同的采礦方法進行對比，根據各方法的表現來得到最優方法。實例當中主要采用的方法有：對于實例鐵礦礦體在技術上可行的采礦方法有分段鑿巖階段空場法、分段鑿巖分段出礦空場法以及無底柱分段崩落采礦法。此外，綜合指標體系設立結果見表3。

5確定隸屬矩陣

通過上述分析得到了綜合評價方法，那么下文將結合實例，采用相同方法來進行評價。結合上述表3綜合指標體系內容，針對實例三個方法來決定各方法的隸屬度，具體方法分為兩個步驟，內容如下。

5.1步驟一

設指標體系當中存在9個定量指標，那么這9個指標的集成表達式見公式（13）。

結合公式（12）對三個方法的表現進行評價，并選出其中最優方法。首先對照公式（12）確認方案集A的綜合評判向量，表達式如公式（15）。

公式（15）：B=WR=（0.95660.76740.8765）

結果顯示：分段鑿巖階段空場法的最優表現為95.66%;分段鑿巖分段出礦空場法的最優表現為76.74%;無底柱分段崩落采礦法的最優表現為87.65%，由此說明采用分段鑿巖階段空場法是實例礦山鐵礦開采的最優方法。

6結語

文章主要對基于模糊數學與層次分析法的鐵礦采礦進行了分析，分析圍繞模糊數學、層次分析法，分為5個部分展開相關工作，通過文章分析得出的結論：因不同礦產采礦條件不同，所以不能一概而論，需要結合實際條件來展開分析;采礦方法對于采礦工作的質量以及安全性具有較大影響，所以有必要對方法進行選擇;模糊數學是一種計算具有隨機性，但隨機范圍有限目標的方法，在采礦當中具有較高的應用價值;結合層次分析法得到最大特征根;針對最大特征根，結合模糊數學綜合評價指標體系確認評價方法;采用上述方法對實例進行評價，確認分段鑿巖階段空場法是實例礦山鐵礦開采的最優方法。