基于模糊灰色理論的采礦方法選擇

羅傳興

(廣西華錫集團銅坑礦, 廣西河池市 547205)

基于模糊灰色理論的采礦方法選擇

羅傳興

(廣西華錫集團銅坑礦, 廣西河池市 547205)

利用模糊灰色方案決策理論對采礦方法進行選擇,能夠避免采礦方法選擇的主觀性。針對銅坑礦92號礦體的開采技術條件,初選確定了深孔房柱法、無底柱分段崩落法和垂直連續采礦法3種方案,利用模糊灰色理論,選擇了11個技術指標綜合比對3種采礦方法,確定了在該礦選用垂直深孔連續采礦法開采。

灰色方案;采礦方法選擇;技術指標

采礦方法選擇的傳統方法對各影響因素只做定性分析,由于選擇的復雜性和人們認識的多樣性、主觀性,所做出的評價不可能完全一致。為克服傳統選擇方法的不足,本文采用模糊灰色方案決策分析法對大廠銅坑礦進行采礦方法優化選擇,使定性與定量分析相結合,從而科學、合理地作出決策。

1 采礦方法選擇的影響因素

采礦方法的選擇主要依據礦山具體的礦體賦存條件和技術經濟條件,其中礦床的地質條件是采礦方法選擇的主要影響因素。主要的地質因素有:礦石和圍巖的穩固性;礦石和圍巖的自燃性,結塊性和氧化性;礦體產狀。而影響采礦方法選擇的技術經濟條件因素主要有:地表崩落的可能性;加工部門(選礦、冶煉)對礦石的技術要求;設備及材料的供應情況;企業的規模及管理水平等。

從我國礦山建設的經驗來看,在初步設計中正確選擇采礦方法對礦山企業能否按時達產,起著決定性的作用。所選的采礦方法應滿足以下幾點基本要求:

(1)生產安全,環保,勞動條件好;

(2)選礦對礦石的要求;

(3)市場對礦石量的要求;

(4)機械化程度高,生產能力大,勞動效率高;

(5)回采工藝簡單,礦石損失率和貧化率低;

(6)采礦成本低,材料消耗少,經濟效益好;

(7)管理方便,合理充分地利用礦產資源。

2 模糊灰色理論

模糊灰色方案決策是將方案的多個目標值通過目標效果測度化為單一目標值來實現方案的綜合效果測度,對于目標定性描述的采用模糊理論作定量化處理,從定量的角度進行方案優化。

設事件ai,對策bj,二元組合(ai,bi)為方案。若事件a1,a2,a3…an,有對策b1,b2,b3…bn,則對于同一事件ai,可用b1,b2,b3…bn等m個對策應對,構成(ai,b1),(ai,b2)…(ai,bm)等m個方案矩陣:

則M(i)稱為決策矩陣。

將式(2)代入式(1)得效果測度決策矩陣M′(i):

對對策(bj)進行效果測度處理,形成綜合測度:

式中,ci為效果測度權值,表示各效果測度對對策(bj)的重要度,由專家系統或層次分析法等確定。

各方案綜合效果測度構成決策矩陣M(Σ):

3 采礦方法決策模型

3.1 工程概況

銅坑錫礦床由細脈帶、91號礦體和92號礦體立體組成。目前,92號礦體為主要開采對象,其完整性受91號礦體開采影響,其直接頂板為開采91號礦體時的膠結或者非膠結的空區充填體,甚至是未充填的采空區。目前采用的采礦方法為留連續礦柱空場法(非重疊區)和組合式崩落法(重疊區),這兩種采礦方法都存在著礦柱不能安全高效回收,資源損失大,采空區處理技術難度大、成本高,采場頂板控制困難,易誘發大規模地壓等一系列問題。

針對92號礦體的開采技術條件,有必要創新傳統的采礦技術與工藝,提高資源回收率和生產效率。以無軌設備中深孔房柱法、無底柱分段崩落法、垂直深孔連續采礦法為研究目標,建立模糊灰色決策方案,開展采礦方法的優選研究,3種采礦方法的各項技術經濟決策指標參數值見表1。

3.2 模糊定量化

對影響采礦方法選擇的定性因素指標,利用模糊數學的灰度定義進行量化取值,見表2。將因素指標分成5個等級,給出量化的評定值,當定性描述的因素指標介于兩個等級之間時,取其中間值。

表1 3種采礦方案各項指標對比

表2 模糊參數的賦值標準

3.3 模糊灰色決策模型

將定性指標量化后,由各項評價指標(事件,ai)和開采方案(對策,bj)組成多目標決策方案,構成決策矩陣M(i):

應用效果測度公式,對決策矩陣M(i)各數據處理,構成目標的方案決策矩陣:

采用模糊層次分析法確定各參數的權值ci:

ci=(0.1090,0.1366,0.1042,0.0776,0.1273,0.1091,0.0839,0.0614,0.0614,0.0612,0.0490)

[1]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業出版社,1986.

[2]楊 殿.金屬礦床地下開采[M].長沙:中南工業大學出版社,1999.

[3]趙 彬,王新民,張欽禮.新橋硫鐵礦采礦方法模糊選擇[J].安徽理工大學學報(自然科學版),2008,(4):21～25.

[4]王新民,趙 彬,張欽禮.基于層次分析和模糊數學的采礦方法選擇[J].中南大學學報(自然科學版),2008,(5):875～880.

[5]郭宏利,陳 琪,趙德偉.馬連金礦沿走向布置分段空場采礦方法的應用[J].采礦技術,2007,(4):8～9.

[6]田金華,李棟祥,徐建榮.開拓系統優化選擇的灰色局勢決策[J].礦業研究與開發,2003,23(5):20～22.

2009-09-02)

羅傳興(1969-),男,廣西南丹人,工程師,碩士研究生,主要從事采礦技術與礦山安全生產管理工作。