蒙阴戴蒙金刚石矿采矿方法优化选择的模糊层次分析(1).pdf

2 0 0 3 年第6 期 中国非金属矿工业导刊 总第3 7 期 [ 采矿技术] ll|l_翱裁 蒙金刚 石 矿 采 矿 旁 激 0 l l | 。 俄 箍 择 的 模 糊 层 次 分 辑 - t 田金华，池秀文 武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉4 3 0 0 7 0 [ 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 A H P 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 A b s tr a c tI n t h e p a p e r ， t o t h e f a u 1 t w hi c h t h e a f f e c t i n g f a c t o r s i n t h e t r a d i t i o n a l s e l e ct i o n o f mi n i n g m e t h o d i s m a d e o n l y b y t h e q u a l i t a t i v e a n a l y s i s ， f u z z y an a l y t i c al h i e r a r c h y p r o c e s s i s a p p l i e d t o s e l e c t t h e mi n i n g m e t h o d f o r t h e d i a m o n d m i n e i n M e n g y i n ． T h e q u a l i t a ti v e an a l y s i s c o u l d b e c o m b i n e d b y t h e q u a n t i t a t i v e an a l y s i s i n F A 卯 ． T h e r e s u l t h a s b e e n p r o v e d t h e m e t h o d i s r el i a bl e an d e f f e c t i v e ． K e y w or d s m i n i n g m e t h o d ； o p t i m a l s e l e c t i n g F h l t P； f u z z y c o n s i s t e n t ma t ri x [ 中图分类号】T D 8 7 4 ． 1 ；T B 1 1 4 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 7 9 3 8 6 2 0 0 3 0 6 - 0 0 3 9 - 0 3 1 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。其资源储量和年产量均约 占全国的5 0 ％ 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 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l O O 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⋯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 A H P 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 ，从而科学 、合 理地做 出决策 。 2 模糊层次分析法 F A H P 的原理 由美国A ． L ． S a a t y 教授提出的层次分析法 ㈣嘲， 是一种定性与定量分析相结合 的多 目标决策方法， 在社会、经济 、管理和军事等众多领域中有着广泛 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 F A H P 。 模糊层次分析法 的一般过程是 1 建立优先关系矩阵 a i ， 其中 ，0 ，H i gh f 重要 a i7{0 ． 5 ，a i - a ，同等重要； l ， a ， 比a 重要 2 将优先关系矩阵变换为模糊一致矩阵 i ⋯ ， 其 o ． 5 ， ， t i “-- 1 ， 2 ， ⋯， ； 3 计算排序向 量 圣 ， 其中 s i n6 ， “ 。 [ 收 稿 日期] 2 0 0 3 ～ 0 5 3 0 [ 作者简介] 田金华，男，2 4 岁，硕士研究生，主要从事岩 土工程和滑坡可视化技术研究。 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 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 0 。～3 2 0 。，倾向南 西，倾角5 0 。～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 0 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 O m 左右。第四纪地层分布甚广，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 l O O m ，短轴5 0 m ，向下至 l l O m 、 6 0 Ⅲ 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 0 9 0 m ，宽从 3 0 1 5 m 至尖灭。2 号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 m - 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 。 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，可建立如下层次结构模型 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 C 9 C l o Cl l 0 ． 5 0 ．5 0 0 0 0 0 P 1 0．5 l P 2 0 0．5 谰l r丁⋯一] r _ ■一⋯ 1 P 0 0．5 P 2 1 0．5 C 2 Pl P2 C3 ’PI P 2 P1 0．5 1 P 2 0 0．5 P 2 0 0． 5 P2 0 0．5 P1 0 5 0 P 2 1 0． 5 P2 1 0．5 P2 1 0．5 ％ 一 。。。。。。。。。。。0 一 。。。。。。。。。。。 。 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 m 0 0 0 5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 n 0 0 0 7 5 c一 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 一 。 0。 。0 0 0 0 0 0 0 一 。。 。 。0 0 0 0 0 0 0 N l 5 5 e ．一 1 0 0 0 m 0 0 0 0 0 0 0 一 5 c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A 旦 。 一 一 0 一 5 0 P ● 一 旦。 _ I 5 P ● 一 旦。 。 一 维普资讯 2 0 0 3 年第6 期 中国非金属矿工业导刊 总第3 7 期 P1 0． 5 0． 25 0． 3 660 P2 0．7 5 0．5 0． 63 4 4 层次总排序 对于该矿采矿方法优化选择的总 目标来说，各 方案 的层次总排序结果如下表所示 。 各 方 案 层 次 总 排 序 C 层 层次P 层 C 7 C 8 C 9 C 1 0 C I I C I 2 C I 3 总捧序 方案 次 C I C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 0 ． 1 1 6 1 0 ． 1 0 6 5 0 ． 0 8 4 0 0 ． 0 9 6 9 0 ． 0 9 0 4 0 ． 1 0 6 5 0 ． 0 7 0 9 0 ． 0 7 7 5 0 ． 0 6 1 0 0 ． 0 6 1 0 0 ． 0 5 0 6 0 ． 0 3 5 4 0 ． 0 4 3 3 权值 捧序 P1 0． 63 4 0 0 ． 63 4 0 0 ．3 6 6 0 0． 3 6 6 0 0 ．3 6 6 0 0 ． 63 4 0 0． 6 3 4C 0． 36 6 0 0． 6 34 0 0 ． 63 4 0 0． 634 0 0． 3 66 0 0 ．3 6 60 0． 51 95 1 P2 0 ． 3 66 0 0 ．3 6 6 0 0 63 4 0 0． 6 3 40 0 ．6 3 4 0 0 ．3 6 6 0 0． 3 6 6C 0． 63 4 0 0． 3 6 60 0 ． 36 6 0 0 ．3 6 60 0． 6 34 0 0 ． 63 40 0． 4 8 06 2 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 适用于其他矿 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， 1 9 9 o ． [ 2 ] 张吉军． 模糊层次分析法 F A l I P 【 J ] ． 模糊系统与数学。 2 0 0 2 。 1 4 2 8 0 8 8 ． [ 3 ]谭跃进． 系统工程原理[ M ] ． 长沙 国防科技大学出版社， 1 9 9 9 ． [ 4 ] 吕 跃进． 基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法的捧序 [ J ] ．模 糊 系统与数 学。 2 0 0 2 。 1 6 2 8 0 8 5 ． [ 5 ] 林锦国． A H P 中 0 ， 2 E M 法与 1 ／ 9 。 9 E M 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 H P 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捧序方法 [ 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 。 1 1 2 6 3 6 7 ． [ 编辑邹蔚蔚】 维普资讯