模糊数学选择采矿方法.pdf

第 1 0 卷第4 期 南 方 冶 金 学院 学 报 V o l 1 0 ， 弛． 4 1 9 8 9 年 1 2 月J O UR N A L O F S O UT HE R N I N S T I T U T E O F M E T A L L U R G Y De c ． ， 1 9 8 9 模 糊 数 学 选 择 采 矿 方 法 黄 文钮 矿业系 摘 要 本文介绍 了模糊敷学选择法基本原理 及其在选择采矿体 采矿方法中的应 用，戌 厦该选择 法较之传统选择 法所具有的优点，如采矿指标可量化，数据处理可计算机 化等． 关键词模糊数学，选择，采矿法 前言 矿床地下采矿方法向来主要靠定性的比较选择，尽管有对对难分优劣方案也做 经 济 计 算，但最终决定弃取的也还要靠定性的综合分析．这样 的选择颇 受爱计者的经验，印像和 判 断力的牵制，很容易带进片面，主观因素，很难 获得量化、优化结果．为 了改进传统的采矿 方 法选 择法，建立 更 加科学的选 择法，本文试 就模 糊数 学选 择采 矿方法 问题探 讨 如下 。 1 模 糊数学选择法原 理 曼饿 收镌日期；l 9 8 9 一O 6 一O T 维普资讯 2 南方冶垒 学院学报 1 9 8 9 卓1 2 月 按线 性变换 法， 即按 普 通矩 阵 加、乘法运算得 B A 。R ⋯ b J ， b 2 ⋯ ⋯ b m ， 其 中 n b j 一∑ a r k j j 一1 ，2 ，⋯⋯m ． k矗l 这原理应用于采矿工程方案等问题的选择时，先规定n 个特征，每个方案对于这n 个特征 可有n 个 隶属度 l ， 2 ， ⋯ ⋯ n， 由于不同的采矿工程等条件对各个特征的要求不同，因此就要给出参与比较的所有方案对这 n 个 特征 所 赋 予 的权数 0 I ， 0 ， ⋯ ⋯ a n， 继之，每方案的n 个隶属度与n 个权数的对应项相乘相加便得 并比较各方案的此式计算值，便知各方案的优劣． 在采矿工程方案选择中，若先把m个方案的 ， ，⋯⋯ n 按 列 向 量 存入计算机 即存 入了m个方案的资料 ，则计算机便得一个n x m的模糊矩阵R r l i n m ，因此当具 体计算时，只要输入 A一 a - ，a 。 ，⋯⋯a n ，则计算机就可按预定的算法规则选出若干最 优的采矿 工程等方 案． 2采矿 方法选择实例 某透镜状铜矿体，倾角2 0 。 ～3 0 。 ，最大垂厚约1 0 0 米，铜品位富贫不均，平 均 0 ． 8 3 ％， 硫含量2 0 ． 3 ％．矿石为砂质页岩含铜，属黄铜黄铁矿，中等稳固，f 8～1 O ，富含胶 状 黄 铁矿，部分有自燃颇向．上盘是硅化破碎砂岩，碳酸盐岩，中等稳固，f 1 0 ～1 5 ，局 部 地 段上盘 为赤铁 矿和花 岗斑 岩，稳 固性差 ，f 2～ 5．下盘 是泥质 页岩 、碳 质页岩，砂 质 页 岩等，易吸水膨胀，稳同性差，f ≤ 6．地表为1 7 0 亩的松岗小丘，部分 已旱垦． 该矿体的采矿方法方案，用模糊线性加权交换法选择的步骤、方法为z 2 ． 1 选 择可 行 的几 种采 矿方法 方寨爱 对应 的若千主要 指标 z 根据上述地质条件，通过绘图、计算和类比，不难列出如表 l 所示的适宜开采该矿体的 四种采 矿方法方案 和体 现其开 采效 果的 八个特 征 指标． 、 ● f●lE I， 皿 蛐 f r r 趾 毗 r r r ；； h ， ，．．． 。．f． 。 ． a I I a E 维普资讯 茅1 0 卷 第4朗 黄文钿模糊数学选择采矿方法 8 表 1 采矿 方法方 案爱其 特征指 标 采矿方法 安垒X ‘ 矿块生产 回采 矿石损失 矿石贫化 采准切割 采矿直接 地表塌赔 能力 x 工作面 率X ． 率X 比X 成本X 费X 方 案 级 吨／日 效 率 X。 吨／ Z班 ％ ％ 米 ／千 吨 元 ／吨 元／ 吨 I． 无底 柱 分段 崩 落 采矿 方 4 1 3 0 6 ． 4 3 3 2 9 1 5 4 ． 2 5 0 ． 1 1 法 方案 I．有底 柱 分段 崩 落 采矿方 5 1 5 0 5 ． 3 2 6 2 d 2 4 5 ． 1 4 0 ． 1 0 法方案 I． 分 层 崩 落采矿 3 5 0 1 ． 8 1 2 8 5 2 7 ． 3 5 0 ． 1 1 方 法方 案 Ⅳ ．下 分层尾 2 6 5 1 ．5 6 5 4 8 1 1 ． 1 0 。 0 ． O 1 充 填采矿 方 法方 舞 ‘ 安全x 这指标接各方法拳身的防， 灭火能 力和 采扬工作空问的可靠性 分六等级 2 ． 2 确定各 方 案所对 应指标 的隶属 函数 i 和模 糊关 系矩 阵R 以各方案所对应的指标xi 为横坐标，以 z 【 为纵坐标 i ∈ C o。 1 绘制 隶属函数图 见图 1～8 ．这里为简单起见，采用线性隶属函数。当然尚可采用非线性隶 属函数 。 以体现企业 奖励 政策和 科学管理而 导致函数 图线斜 曲 率的 变化 ． 1 圉 1 安全 的隶属 函数 z1 1． 0． 0． 0． 0． X l 级 x1 田 2 生 产 能力的隶■ 函数 ix ‘ 1．B 0． 8 0． e 0 ． 4 - 0， 2 生 产 箭 力 X 4 啊8 工作面效率的察■函霉 圈4 损失率的隶一函簟 维普资讯 4 1． O． 0． 0 O。 南方冶金学院学报 1 9 8 9 年1 2 片 皇e 匿 5贫证率的隶属函鼍 X 5 x ’ I． O． D． 0． O． 田 6 来切比的隶一函鼍 x B 圈 7 成本的隶属函鼍 Z f 图8 塌赔费的隶属函豫 维普资讯 第1 0 巷第4期 黄文钿t模糊敷学选择采矿方法 B 根据以上八幅函数图，查出四种方案所对应的不 同隶属函数值 见 表 2． 褰 2 采矿方 法方寨 的亲 属函数 值 指 标 I 方案 I 方案 I方案 Ⅳ方案 1 X I 0． 3 3 0． 1 7 0 ． 5 0 0 ． 6 6 X l 0． 4 6 0． 5 5 0 ． 1 0 0． 1 7 X8 0 ． 5 7 0． 4 6 0． 0 9 0． 0 6 X‘ 0． 1 9 0． 3 8 0． 7 0 0． 84 X B 0． 0 4 0． 2 0 0． 7 4 0 ． 8 4 XI 0 ． 7 4 0 ． 6 0 0 ． 1 3 0． 2 0 X 0 ． 7 2 0 ． 6 4 0 ． 5 1 0． 2 5 X。 0 ． 2 4 5 0 ． 3 2 0 ． 2 4 5 0． 9 3 由表 2可得出一个攘糊关系矩阵t 0． 1 7 0． 5 5 0． 4 6 0． 3 8 0． 2 0 0． 6 0 0． 6 4 0． 32 0． 5 0 0． 1 0 0． 0 9 0． 7 0 O． 7 4 O． 1 3 O． 51 0． 25 0 ． 6 6 0． 1 7 0． 0 6 0． 8 4 0． 8 4 0 ． 2 0 0 ． 2 8 0 ． 9 3 2 ． 3 把R 看作变换哥，输入薯栩向量A 按各指标的技术经济重要性对A赋 值， ～ A 0 ． 2 2 ， 0 ． 1 7 ， O． 0 7 ， 0 ． 1 2 ， 0 ． 1 3，0． 0 7， 0． 2 0 ， 0． 0 2， A 式中各 因素须 归 一化． ～ 2 ． 4 按线性 变换法，求输 出的薯糊向IB B由A与 R复台而成， ⋯ B A o R 0． 2 2， 0 ． 1 7， 0 ． 0 7 ， 0 ． 1 2 ， 0 ． 1 3 ， 0． 0 7，O． 2 0 ，0． 0 2 0． 4 2 ， 0 ． 4 1 ， O ． 4 3 ， 0． 4 7． 3 3 0． 1 7 O． 5 0 , 1 6 0 ． 5 5 O． 1 O 5 7 O． 4 6 0． 0 9 1 9 0 ． 3 8 0． 70 04 0． 2O 0． 7 4 7 4 0 ． 60 0． 1 3 7 2 0． 64 0． 51 2 5 0 ． 3 2 O． 2 5 由此可知，第四方案最佳，第三方案次之，第一方案更次，第二方案最差．所 以矿山最 3 6 7 9 4 4 2 5 3 4 51 0 7 7 2 ● ● ● ● ● ● ● ● O O O 0 0 0 O O ， ， r r ____ ___ ____ _-． -_。_T ．．。 ． L 葛 R 维普资讯 6 南方冶金学院学报 1 9 8 9 年1 2 月 后 选择 了下向分层 尾砂充 填采矿方 法．这 结论和 决策 与多数参 与该 矿体方案 设计的 同行的见 解 相一 致． 3 模糊数 学选择采 矿法评价 同传统 的选择法 等比较 ，模糊数 学选择 法的主 要优 点是 ，可 把 传统 法的定性指 标化 成定 量指标，把定性定量混台选择化成单一的定量选择，把各种复杂的地质采矿 因素，技术经济 条 件置化， 模型 化，从而 处理 计算机 化，有 利于全面 统筹各种 情况，做 到既 突出主要矛盾 ， 又兼 顾次 要 因素，有 利于减 少意识偏见 对科 学优选的 干扰． 主要缺点 是，各种 采矿 方 法特征 指标 的相 对重 要性难 以客 观评 估，因 此模 糊 向量中各 因素的权 数也难 以准确赋 值．不 过可 以 相信，在赋值中若能切实吃透各指标间的定量制约关系，则诸杈数值的精确度不影响做最终 优 化结论 的． 参考文献 楼 世博等 编著 ．模糊数 学．科 学出版 社，1 9 8 3 1 2 7 1 2 8 贺仲 雄 编．模糊 数学及 其应用．天 津科学 技术 出版 社 ，1 9 8 3 2 3 0 2 3 2 冶金 矿 山设计 参考 资料 手册 上 册 ． 冶金 工业出版 杜，1 9 7 3 ,3 1 2 解 世俊等 编．金 属矿床地 下开采 ．冶金 工业 出版 社， 1 9 7 9 t 2 4 1 2 4 4 Ap p l i c a t i o n o f Fu z z y M a t h e ma t i c s t o M i n i n g Me t h o d S e l e c t i o n Hu a ng W e n d J an De p r t r a e n t o f Mi n i n g A b s t r a c t Thi s P ap e r i nt r o du c e s t he f u nd a me n t a l p ri nC i pl e s o f f u z z y m a t h e m a t i c a l s e l e c t i on，t he i r app l i c at i on t o t he s e l e c t i on of m i ni n g me t h ods a nd t he a dva nt a g e s ov e r t he m o r e c onve n t i o nal w a ys i n t hi s c 0n n ec t i on ． By t hi s me t ho d ， t he m i nl n g t a r g e t s c a n be q ua nt i t i z e d an d d a t a pr oc e s s i n g c o m pu t e ri z e d ， f o r e xa mpl e ． Ke y wor d s f u z z y ma t h e ma t i c s ， s e l e c t i o n me t h o d ，mi n i n g me t h o d 维普资讯