蒙阴戴蒙金刚石矿采矿方法优化选择的模糊层次分析.pdf

Se r i a l No． 41 5 j a n u a r y ． 2 0 0 4 矿 业 快 报 EXPRES S I N AT1 0 OF M I NI NG I NDUSTRY 总 第 4 1 5期 2 0 0 4 年 1月第 1期 。 应用技术 蒙 阴戴蒙金 刚石矿采矿方法优化选择 的模糊层 次分析 田金 华 池 秀文 武 汉 理 工 大 学 摘 要 针对 传统 选择 方 法对影 响采 矿 方法选择 的各 因素 只做 定 性分析 的 缺 陷， 本 文采 用 模 糊层 次 分析 法 F AHP 对 蒙 阴戴 蒙金 刚石矿 采矿 方 法进 行 优 化 选择 ， 使 定性 分析 与定 量 分 析 相结合 ， 结 果表 明 了方法的 可 靠性和 实 用性 。 关键 词 采矿 方 法 ； 优 化 选择 ； 模 糊层 次分析 ； 模 糊一 致矩 阵 中 图分类 号 TD8 7 4 ． 1 文献标 识码 B 文章 编号 1 0 0 9 5 6 8 3 2 0 0 4 0 1 0 0 4 2 0 3 l 引 言 蒙 阴戴蒙金 刚石矿 原 建材 7 0 1矿 为我 国第 一 座原 生金 刚石 矿 ， 也 是 我 国最 大 的天 然金 刚石 采选联合企业 。其储量和年产量 均约 占全国的 5 O 左 右 。该矿 始建 于 1 9 6 6年 ， 1 9 7 0年 7月投 产 开采 红 旗 1 脉 ， 采 用 地 下 开采 方 法 ， 设 计 生 产 能 力为 2万克拉／ a 1克拉 一0 ． 2 g 。 1 9 7 2年筹建开 采胜 利 1 岩 管 ， 采 用 露 天 开采 方法 ， 开采 深 度 为 1 0 0 m， 最 终 开 采标 高 为 1 7 0 m， 露 天 矿 最终 范 围 长约 1 3 6 m， 宽 约 4 6 m， 最 终 边 坡 角 4 5 。 。 目前 露 天 矿开 采 已完毕 ， 正 进行 地下 开 采基建 。 在 矿 山开 采 过 程 中 ， 采 矿方 法选 择 是一 个 至 关重 要 的环节 。采 矿方 法 选择 得合 理 与否直 接影 响到开采投资、 生产效率、 矿石 回收率和开采的安 全运行。采矿方法选择是一个多 目标多层次的决 策 问题 ， 而传 统 选 择 方 法口 对 采 矿 方 法选 择 的各 影 响 因素 只做 了定 性 分 析 ， 并 且 由 于采 矿方 法 选 择 的复杂 性和人 们 认 识 的多样 性 、 主观 性 ， 对 采矿 方 法选 择 做 出 的评 价 不 可 能 完全 一 致 ， 故 所 得结 果 受主 观 因素影 响较 大 。 因此 ， 本 文采 用模糊 层次 分 析法 F AHP 乜 对 蒙 阴戴 蒙 金 刚石 矿 进行 采 矿 方法优 化选 择 ， 使 定 性分 析 与定量 分 析相结 合 ， 从 n j 科学 、 合理地做出决策。 2 模 糊 层次分 析 法 F AHP 的原 理 由美 国 A． L ． S a a t y教 授 提 出 的层 次 分 析 法 A HP ， 是 一种 定 性 与定 量 分析 相 结 合 的 多 目 曩火策方法 ， 在社会、 经济、 管理 和军事等众多领 f 日 金华 ， 武汉理工大学 ， 硕士研究生 ， 4 3 0 0 7 0湖北省武汉市 。 42 域 中有着广泛的应用 。为了改进传统层次分析法 中建立判 断矩 阵 和一 致性 检验 困难 与缺乏科 学性 等 问题 以提 高 决策 可 靠 性 ， 一 些学 者 提 出了将 模 糊 数学 引 入层 次 分 析法 ] ， 即模 糊层 次分 析 法 FAHP 。 模糊 层 次分 析法 的一般 过 程是 1 建立优先关系矩阵 A 一 ， 其中 f 0 ， ，比 口 重要 ， 一 { 0 ． 5 ， 与 ， 同等重要 l 1， 比 ， 重要 ． 2 将 优先关 系矩阵变换 为模糊一致 矩阵 1 ， 一1 ， B一 6 n ” ， 其 中 6 一 o 5 ， 式 中 ， ∑a ， 一 1， 2， ⋯ ， k。 J 1 3 计 算 排 序 向 量 一S i ／ ∑ 其 中 。 一 Ⅱ 6 ， 。 J L 3地 质条 件 3 ． 1矿 区地 质 蒙阴戴蒙金刚石矿位于山东蒙阴县境内。矿 区在蒙 山倒转大背斜轴部 中段 ， 由太古界太山群 万 山庄组变质片麻岩组成 ， 地层走向 2 9 o ～3 2 0 。 ， 倾 向南西 ， 倾角 5 o ～7 0 。 ， 其岩性在矿 区内由北向 南 为 黑 云 母 斜 长 片 麻 岩 夹 斜 长 角 闪 岩 ， 厚 约 4 0 0 m； 角 闪斜 长 片麻 岩 ， 厚 1 5 O ～2 0 0 m； 黑云 母 斜 长 片麻 岩 和角 闪斜 长 片麻岩 ， 厚 4 0 0 m。上述 三层 无 明显 分界 ， 含 矿金 伯利 岩岩 管侵 入第 一、 二层 之 间 ， 偏 于角 闪斜 长 片麻 岩 中 。区内断裂 构造发 育 ， 地形平缓 ， 海拔标高约 2 6 0 m。第四纪地层分布甚 维普资讯 田金 华 等 蒙 阴戴 蒙金 刚石矿 采矿 方 法优 化 选择 的模糊 层 次分 析 2 0 0 4年 1月第 1期 广， 洪坡积物为主 ， 现代河床沉积砂砾层中含金刚 石 。 3 ． 2矿床 地质 矿床 由大岩管 、 小岩管 和 2 脉组成 ， 三者于 一 4 0 m处合 并 。 大 岩管水 平 断面 为 似椭 圆形 ， 长 轴 1 O O m， 短轴 5 0 m， 向 下至 O m、 6 0 m中段标 高 其 长轴 为 7 0 ～ 7 5 m， 短 轴 为 3 0 ～3 5 m。 长 轴走 向约 为 3 0 0 。 ， 倾 角 约8 5 。 以上 ， 倾 向不定 ， 总体 形状 为 管 状 ， 而且 向深部 延 深管 状 由大变 小 。 小岩 管在 平面 上距 大 岩 管 1 5 ～2 0 m， 地 表 形 态 似一 向北 伏 卧的 尾瘦 体肥 头尖 的“ 鸽子 ” ， 受 控矿 构 造形 态所制 约 ， 矿体 边界 显 示 了追 踪裂 隙延 展 的特 点 ， 矿体 长 8 O ～ 9 0 m， 宽 从 3 0 ～ 1 5 m 至尖 灭 。2 脉 在空 间 上和 小 岩管实为一体 ， 是超基性岩管边部侧列的裂隙 中 而形 成 的矿 脉 ， 由尖 灭 侧 若 干个 自然 小 脉体 组 成 ， 矿 脉走 向2 5 。 ， 倾 向为南 东 。 大小 岩管 及岩 脉 的 围岩均 为片麻 岩 ， 稳 固性 较好 。 3 ． 3 水 文地 质 与工程 地 质 矿 区地表水 系不发育 ， 由露天转入地下开采 后 ， 坑内涌水主要来源是降雨渗漏和基岩裂隙水 。 部 分地 段受 构造 影 响地 下水 有承 压 现象 。矿体 的 南部 有破 碎 带 ， 钻 孔 有坍 塌掉 块 现象 ， 在矿 体与 围 岩交界处裂隙、 破碎带 十分发育。 4利 用模糊 层 次分 析 法进 行采 矿方 法优 化选择 本 次 设 计 开采 该 矿 区 1 7 0 ～ 一4 0 m范 围内 矿 体 ， 设 计年 产金 刚 石 1 0万克 拉 。根据矿 体赋存 条 件 ， 矿 体 为不 规 则 的三部 分 组 成 ， 形 状 复 杂 ， 倾 角 为 急倾 斜 ， 厚 度 变 化 大 ， 有 粘 结 性 ， 要 求 回收率 高 ， 贫 化 率 低 ， 且 该 矿 为 露 天转 地 下 开采 ， 须尽 可 能 连续 过渡 ， 因此 ， 在 技术 上推 荐采用 两种采 矿方 法 ， 无底柱分段崩落法和分层胶结充填法。 4 ． 1 建 立层 次结 构模 型 应 用 模 糊层 次分 析 法 ， 对 于该 矿采 矿 方 法优 化 选择 问题 ， 可 建立 结构 模型 ， 见 图 1 图 1 结 构 模 型 图 4 ． 2 构 造优先 关 系矩 阵 经 分析 该 矿 具 体情 况 ， 并 对 两方 案 优 缺点 和 主要 技 术 经 济指 标 进 行 比较 ， 构 造 出各 层 优先 关 系矩 阵 如下 4 ． 3 将优先关 系矩阵变换成模糊一致矩阵并进 行层次单排序 C3 P1 P 0 C5 P1 Pz C4 PI P 0 C6 P1 P C” P】 P 优先 关 系矩 阵变 换成 模糊 一致矩 阵并 进行层 次单排序结果如下 m 一0 0 C 一 9 8 0 0 一 盯 ∞ C一 9 9 0 0 一 l C 一 8 8 0 0 m 一 ∞ C一 8 7 0 0 一 一0 0 一 卯 一 维普资讯 总 第 4 1 5期 矿业 快报 2 0 0 4年 1月第 1 期 C】 1 P1 P 2 W 4 ． 4 层 次 总排序 各方 案 的层 次 总排序 结 果 如下 对于该矿采矿方法优化选择 的总 目标来说 ， 4 ． 5 结 果 分析 由以上层次总排序结果可知 ， 无底柱分段崩 落法 方 案 比分 层 胶 结充 填 法 方 案 的权 值 更 大 ， 明 显具有优越性。因此 ， 综上分析后 ， 该矿采矿方法 选择无底柱分段崩落法 。 5 结论 采矿方 法 选择 是矿 山开采设 计 中 至关重要 的 部 分 ， 直接 影 响到 开采 投 资 、 生 产效 率 和矿石 回收 率 ， 决 定 着 矿 山 能 否 安 全 、 经 济 、 高 效 、 可 靠 地 生 产 。本文 针对 传统 采矿 方 法选 择 只做定 性分析 的 缺陷 ， 采用模糊层次分析法对蒙阴戴蒙金刚石矿 采矿方法进行 了优化选择 ， 使定性分析与定量分 析相结合 ， 结果表明了方法的可靠性和实用性 。 该 方法也适用了其它矿 山采矿方法选择 的决策分 析 。 参考 文献 [ 1 ] 解世俊． 矿床开采理论 与实践[ M] ． 北 京 冶金 工业出版社 ， 44 1 99 O． [ 2 ] 张吉 军． 模 糊 层 次分 析 法 F AHP [ J ] ． 模 糊 系统与数 学 ， 9 0 0 2 ． 2 8 0 ～ 8 8 ． [ 3 ] 谭跃进． 系统工程原理[ M] ． 长沙 国防科技大学， 1 9 9 9 ． n． [ 4 ] 吕跃进． 基 于模糊一 致矩阵的模糊 层次分析法的排序 [ J ] ． 模 糊 系统 与 数 学 ， 2 0 0 2 ． 1 6 2 8 O ～ 8 5 ． [ 5 ] 林锦 国． AHP中 0 ， 2 EM 法与 1 ／ 9 ， 9 EM 法的比较研 究 [ J ] ． 系统工程理论 与实践， 1 9 9 4 ． 1 4 5 6 4 ～6 9 ． [ 6 ] 林钧 昌， 徐 泽水． 模 糊 A HP中一种新 的标 度法[ J ] ． 运筹 与 管理 ， 1 9 9 8 ． 7 2 3 7 ～ 4 0 ． [ 7 ] 姜艳 萍， 樊治平． 一种 三角模 糊数 互补判 断矩阵的排序方 法 [ J ] ．系统工程与电子技术， 2 0 0 2 ． 2 4 7 3 4 ～3 7 ． [ 8 ] 徐 泽水． 一种 改进的模糊 一致性判断矩 阵构造 方法[ J ] ． 应 用数 学与计 算数 学学报 ， 1 9 9 7 ． u 2 6 3 ～6 7 ． 收 稿 日期 2 0 0 3 一 O 6 一 O 9 维普资讯