模糊决策在采矿方法选择中的应用.pdf

⑦ 一一一 l 8 2 O O O年第 3期 矿 业 科 学 技 术 1 5 模 糊 决 策 在 采 矿方 法 选 择中 的 应 用 戴宏 亮 周 宜山 淮 南 工 业 学 醛 爵 磊 再 管 理 工 程 系 灌 甄 i 西 区 圃 丢蹭 摘要 本文应用模糊 决策理论． 从分析影响采矿方法的因素八手 ． 在选择采矿方法时． 进行模糊 凌策选择最 优 方法。 具体 的方法是选择矿石性 质． 矿体产状 、 矿石价值 有用成静 等各 因素． 进行采矿方法的初选 ． 通过技 术经济分析和综合分析比较 ． 最后用 多目标决策进 行最蚌选择 ． 为选择采矿 方法提供一种较 宾用 的方法。 关 键 词 采 ； 苎 ； 兰 堑 盗 星 -__ ●_⋯ 1引言 在人 们 的一 切生 产 ． 设 计和 科 学研 究 的活 动 中 ． 都 存在 着 一 个决 策的 过程 。一 龊J 决 策 必须先 确 定 目 标 ． 而 目标存 在 着各 种不 确定 的 因 素 。 它 们 主 要来 自 威 机性 和 模糊性 。 在 采矿 过 程 中 ． 影 畴采 矿方 法选 择 的因素很多． 如矿岩性质、 矿体产状、 矿石价值 有用 戚 份 分 布等 。这些 因素 的 描 述 往 往 是模 糊 的 ． 如 矿 石 、 围岩 不够 稳固 、 有用 成份 分 布不 均 匀 等 ．反 过 来 采矿 方 法 不仅 对地 下资 源的 回 收程 度 ． 投 资太 小 ． 劳 动生 产 宰高 低和 矿 石开采 成 本 等 主要 技 术经 济 指 标 有 影 响 ． 而 且 还 影 响着 工 作 安 全 、 生 产 规 模 、 矿石 加 工 的经 济效 果 ． 因此 ． 正 确地 选 择采 矿 方法 是 一 项 极 其 重要 而复 杂 的决 策过 程 。 2 模糊决策的数学模型 该模 型 由三步 组 成 ． 即 采矿 方 法初 选 ， 技术 经 济 分 析和 综 合分 析 比较 在 方 法初 选 中 ， 根 据 矿 山的 地 质采 矿 技 术条 件 ． 计 算 出各 种 采 矿方 法 的 模 糊 贴 近 度 ． 选 出一组 可供 选 用的 采 矿 方法 ； 在 技 术经 济 分 析 中 ． 通 过解 模 糊关 系 方 程 ． 求 出不 同 矿 山 的权 系 数 ． 算 出设计矿山的各种技术指标； 在综台分析 比较 中． 运 用多 目标决 策 方法 ． 从所 选 出的 技术 经 济 指标 中挑 选 出最优 的采 矿方法 。 2 ， 1采矿 方 法的初 选 因 为 每 一种 采 矿方 法 都 有 其 一 定 的 选 用范 围 ． 而这 个 范 围的界 线是 模糊 的 ． 对 于某 一待 设 计 矿 山 ． 许 每种采矿方法都有不同程度酌适 用性。 当然 ． 这种适 用性 也 是模 糊 的 。通 过 隶属 度 的计 算0 ． 便 可选 择 出适 宜使 用 的采 矿方 法 。 选 取 几种 采 矿 方法 ． 依 次 用 村 - ． 一， 表 示 ． 每 种 采 矿方 法 的适 用 条 件 ． 用 围岩 稳 定性 、 矿 石稳 固 性 、 厚 度 、 倾 角 、 结 块 与 发 火 等 卅 种 因素 分 别 用 F． ⋯ F⋯ ． F 表示 。 襄 l 各种采矿方法的影响 园蠢 设 计 矿 山条 件 ． 】l ， ⋯Xb ⋯ x rl [rl Z- ． ． rl }． “ 维普资讯 1 6 矿 业 科 学 技 术 2 0 0 0年第 3期 r l _ 一 1々 对每 个 因 素 ． 都 可 以 计算 出 对 应 的相 似 曲关 系 ， 据 值 R ， ． 可 对每 个矩 阵 由大 刘 小 依 痰选 取值 ． 逐 次取 ，内的 值 将 值 与矩 阵 中的 各 元 素 值 相 比较 当元 索之值大于或等于 时 ， 该元素值变 为 1 ． 其余的为 0 。 首先达到全行为 l的 截矩阵所对 应 的 采 矿 打法 与设 计 矿 山 最 相 似 ， 并 记 序 号 ‘ 1 ” 再 降 低 值 ． 依 次 求 出相 似的 采矿 方 法 ． 分别 记 以序 号记 为 2 ． 3 ． 4等 等 。序 譬表 示各 种 采 矿方 法 对应 的 各 因 素 与所 设 计矿 山的相 似程 度 。 宁号 越 小 ． 其相 似 程 度 越 高 。 将 各 序号 求和 ． 则表 示 这些 因素综 台起 来 的 相 似 程度 。 和 数 越小 ． 说 明该 采 矿方 法 与设 计 矿 山 越 相 似 。据 此 ． 可 以排 出各 种采 矿方 法 的适用 顺 序 表 2 初 选 的 结果 不 同 的矿 山 选取 的 值 不 同 ． 可 根 据 实 环 情 况 适 当地 选 取 一 个 值 ． 可 韧 选 出 一组 可供 采 用 的 采 矿 方 法 。 例如 淮 南 新寨 集 团三 矿通 过 对煤 的 储量 煤 层 的 厚 度 、 煤 层 的倾 角 断层 的分 布 矿石 的 贫化 率 、 底 板 涌 水量 、 等 多 个 因素 整理 成表 ． 作为 计算 机 的 运 算 数据 。 用 计 算 机算 出各 因 素模 糊关 系 矩 阵 ． 进 一 步 求 出 各 因 素 的 序号 最 各 采 矿 方 法 的序 号 和 ． 从 而初 选 出 一 组 采煤 方 法 水 力 采 煤 法 、 掩 护 支 架 采 煤 法 、 放 顶煤 采 煤 法 柱 式 采煤 法 、 爆破 采煤 法 2 ． 2 用模糊美 系方 程推测技术经济指标 设 计 矿 山采 用 初 选 采 矿 方 法 后 的 技 术 经 跻 指 标 ． 要 从类 似 条 件的 矿 山统 计数 据 中 选取 。 因 为矿 床 赋存条件变化很大 ． 这种类似条件仅 仅是 类似” ． 不 可 能 相等 ． 因 而所 选取 的 数据 要 加 权 计 算 ． 即 y ∑W x ． 。 式中 Y为 所 设计矿山 的某 项指 标； W 为 类 似 条件 的生 产矿 山所 具 有 的权值 ； x 为 类 似 条件 的生 产 矿 山 的对 应 指标 ； 为选用 的生 产 矿山 数 权 值 Ⅳ， 的 大 小 ． 取 决 于 有 关 的 地 质 条 件 和 开 采 技 术条 件 。 如 某 一采 矿方 法 的 采准 比． 主要取 决 于 矿 体倾 角 ． 厚 度 及稳 定性 等 因 素 。因此 ． 可 列 出线 性 关 系 一 WA W 1 W ⋯ 式 中 ， 为所 设计 矿 山 的地 质 开 采 条件 如 围 岩 稳 周性 ． 矿 石稳 固性 等 等 帅 为类 似 生 产 矿 山的 地 质 采 矿 条 件 Ⅳ． 为 各 生 产 矿 山 的 权 ． 其 中要 求 满 足 归 一 化 条 件 ， 即 i W， 一l | t 将上述诺值用相对值表示． 将各值在r 。 ． i j 区问 内 。这 样线 性 关 系式 BW A 就 变成 了一 个模 翻 关 系 方 程 ． 根 据 己知 的 地 厦 条件 B． ． 便 可 求 出 数 值 。根据 求 出 的 值 ． 从 方程 y- 工 ‘ ． x， 中 可 推 出初 选的 采 矿方 法 的技 术 经济 指标 。 为 了推 测 各采 矿方 法 在 新集 三 矿 的技 术经 济指 标 ． 我 选 取具 有类 似 条件 的 生 产煤 矿 。 根据 各 影 响 因 素 ． 利 用 上述 公式 求 出各 种 经济 指 标 。 2 ． 3用 多 目标 决 策 进行 最终 选 择 由于经挤指标的单位不 同． 互相 间没有可 比性． 故必须用多 目标决策． 从初选 出的 采矿方法中最终 选 出 最 优 的采 矿方 法 。设 有 n个 目标 ． 则 记 第 个 目标 的效 果 测 度 为 ． 其 相 应 的决 策 元 为 ． 为此 相 应 的决 策 向量 “． 及 决 策矩 阵 “ I - ／ ⋯ ， ] M 一 ； ⋯ r l l ⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ I L ／ ’ ／ ⋯ J 那么， 多 目标的决策综台矩阵 ∑’ 为； 『 r { ／ s ； r { 小 f ， ⋯ r }；’ ／ ； ] 。 、二 ． ； r ⋯ J f I ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ‘ ”⋯ ⋯ l ／ ， ， ‘ ⋯r ／ j 下转 第 2 2页 d ． “ 维普资讯 2 2 矿 业 科 学 技 术 2 0 0 0年第 3期 的影 响 ． 巷 道 局 部 出现 底 鼓 ． 碹 体 变形严 重 修 护 该 巷时 ． 采 用 了二 接 二 节 式 u 型 钢 拱 形 可 缩 性支 架 ， 配合混凝土喷浆支护。 这种修护的工作原理是 当巷 道 压力 显 现 时 ． 由 于 卡 环 的 卡 紧 作 用 ． 使 搭 接 处 u 型 钢 叠 台 面产 生 瘁攘 力 。 当轴 向压 力丈 于摩 擦 力 时 ， 支 架 下缩 ． 从而 缓 解 围 岩应 力 现 场施 工 时 ． 如巷 遭 断面 富余 ， 可 直接 在碹 内架 设 ． 上 齐拉 杆 即 可 。如巷 道 变形 严重 ， 已影 响 到正 常 通 风 、 运 输 、 行 人 ． 可扒 掉 半 壁架棚 支 设 ． 并 用 水泥 背 板 背严 ． 上 齐拉 杆 ． 也 可聩 射谒 凝 土形 成钢 骨 结构 4结论 砌 碹 巷道 的修 护 不 同 于 架 捆 巷 道 或锚 喷 巷道 。 由于 它 的整 体 性 和 连续 性 支 护 特 点 ． 要 求 巷道 在 变 形初期仍具 有一定的残余支撑强度时予以 补强或加 固 ． 而 不 是 等 到 巷 道 已严 重变 形 并 完 全丧 失 承 载 能 力 之 后 再去 支 护 这 是 因 为此 时支 架 啦残 余强 度 很 低 ． 难 以 弗 朴 ． 而且 巷 道 断 面已 受 影 唁 ， 无l法 再 继 续 挤 占巷道 空 间进 行 加 固 。采用 扒 碹架 捆 的方 法 不 仅 支 护 费 用增 高 ． 而 且 破坏 了巷道 的 力学 平 衡 ． 使 扒 碹 架棚 释 放 的 压力 向两 端 未 被 破坏 的碹 体转 移 ． 从 而 在叠 加 应力 作 用下 ． 使两端苦 道 继续 变 形和 破 坏 作者筒舟 尹迎 亮． 男． 3 8岁． 1 9 8 3年 7月毕业于淮南矿业 学院采 矿 系． 工 程 师 ． 现 在 皖北蝶 电公 司硝桥 二 矿 安 监 蛇任 副 科 长 。 上接 第 1 6页 1 ． 三 矩 阵的元素按 r 2 ／ Ⅳ 计算 决 策就 是 挑 选摄 优 的方 法 可 由事 件选 择 晟好 的 决 策 ． 称 为 行 决 策 ． 也 可 由 对 策 匹 配最 适 宜 的 事 件 ． 称为列决 策。其方法是。一 ] 行 决策 对于决策矩阵 M ∑’ 在决策行 卉中取 散 景测 厦最 大 的决策 元 r 一 ⋯ 一 x{ ． ， ⋯ ． J 列 决 策 对于 决 策矩 阵 朋 t ∑ 在决 策 列 中取 效 果 测度 撮 大 的决 策元 弓 一 m a x ， ’ 一 n x f 而∑ ． ． ⋯． 一 _∑ ， 根 据 行 决 策与 到 决 策 的结 果 ， 建立 忧 序 化 决 策 矩 阵 ， 选 择最 忧 的 采矿 方 法 。 在新集三矿中． 据计算 出的综台拄术经 济指标 ． 再就盈利、 回收率、 劳动生产率及采准切割工作量 四 项指 标 进行 多 目标决策 。最 后选 取爆 驻 采煤 法 。 3小结 3 ． 1 本 文提 出的模 型 接近 实 际 ， 较 合理 3 ． 2用 模 糊 决 策麓 反 映 客 观 现实 和 人们 对 事 物 的 认识 ． 并给 以定量化的研究 。 因而较一般的评价方法 更大地避免了由于人们主观的认识所弓I 起的随意性 和 片 面性 。 2选 择 采 矿方 法 是 一个 典 型的模 糊 决 策 问题 ． 需 要从许 多模糊不清的因素中 断 本文为采 矿方法 的选 择 提供 了一条 新 途径 。 3 ． 4对于确 定的评 价 目标 ． 易于用计算 机进行处 理 ， 这 对优化 设 计 学 工 作有 重大 意 义 。 参考文献 1 冯 保 戚 ．模 糊 数 学 实用 集 粹 ．中国 建 筑 工 业 出 版社 ， 1 9 9 1 2 李洪兴等 ．工程模糊 数学方法及应用 ．天津科 学 技术 出版社 ， 1 9 9 1 3李 安华 等 ．模 糊 集 台 论 及应 用 ．新疆 人 民 出 版 杜 ． 1 9 8 4 4楼世 博 等 ．模 糊 数 学 ．科 学 出版社 ． 1 9 8 3 5棣 永圻 等 ．采煤 学 ．中 国矿业 大学 出版杜 ． 1 9 9 1 作者筒舟 戴宏 亮． 准南工业学院责 源开发与管理 工程 系 采矿 工 程 9 9级 项 士研 究 生 ． 导 师谢 广祥 教 授 。 周 宜 山 。 淮北 矿 业 集 团 海 孜 堞 矿 ． t 9 9 6年 毕 业 于淮南工 业学院资l撩开发与管--Ym, ／Z曩采矿工程 专 业 。 维普资讯