相似率价值工程法在采矿方法优选中的应用.pdf

第 巷第4期 2 0 0 0年 8月 中南工业大学学报 J ．C E N T S O U T H U NⅣT E C t E OL Vd 3 1 N o 4 A u g 2 0 0 0 相似率价值工程法在采矿方法优选 中的应用 吴 爱 样． 张卫 ． 郭 立 中南大学 资源环境与建筑工程 学院， 湖南 长沙4 1 0 0 8 3 _ 一一 [ 摘要】鼠基点法和价值工程法是2种较好的数值优选法， 但它们均存在一些缺陷． 作者将鼠基点法政进后“ 崞接” 到价值 工程法之上 ． 提 出了一种相似率价值 工程 法 谊方法不但集 中继承 了这 2种母体方 法的优 点 ， 而且克服 了它 们 的缺点， 针对采矿 生产宾斥． 舍 弃 了算数学原型 中一些不必要 的环节 ， 简单精确 ． 实践证 明， 谊方 法应用到地下采 矿 方法的优 选中具有明显的优 势， 具有一定的应 用价值 ． 【 关攮词] 优选； 相似率； 价堡 鸯虫 [ 中围分类号]T D 2 1 4 2 一 [ 文献标谀码】 A [ 文章编号]1 0 0 5 9 7 9 2 0 0 0 0 4 ． ∞ 科学地选择采矿方法是矿床开采 的关键环节 近年来 。 以计算机技术和数学方法为核心 的数值优 选法受到了人们的普遍欢迎， 如双基点法 、 价值工程 法 、 多目标模糊决策法、 密切值法等 ． 其中， 双基点法 是一种相当精细的好方法 价值工程法也充分重视 了采矿生产成本， 兼顾了技术与经济等多个方面 ． 但 是 ． 这 2 种方法也存在着一些较 为明显的缺陷 ， 有待 于进一步改进和优化． 为此， 作者将双基点法加以改 进 ， 并“ 嫁接” 到价值工程法之上 ， 提出了一种新的分 析方法相似率价值工程法 ． 1 相似率价值工程法的数学原理及模 型 相似率价值工程法的原理是 找 出初选方案集 决策点集 的假想最优集 最优点 ， 然后求出各备 选方案与假想最优方案的相似率 ， 再将各方案的相 似率作为它们的功能， 分别除 以其各 自对应的采矿 直接成本 ， 以得 出它们相应 的价值 价值越 大， 方案 越好 ． 具体步骤如下 a ． 建立指标矩阵 A． 设有 m种采矿方案初步 符合矿体的地质条件、 技术装备、 开采能力等要求， 设为 A ， i 1 ， 2 ， ⋯， m ， 每一种方案有 n个性能指 标 ， 设为 G ． 1 ， 2 ， ⋯ ， n ． 方案 A i 1 ， 2 ， ⋯， m 在目标 q 1 ， 2 ， ⋯， 下取值 ， 由此可组成指 标矩阵 A， A Ⅱ ⋯ ． b ． 规范指标矩 阵． 对指标 矩阵 A进行无量纲 化 ， 建立规范化指标矩阵 B． 的元素 的计算式如下 6 当 为越 大 越好 的 指标 时 ； 6 当 。 为越 小 越 好 的 指标 时 B 6 ⋯ 1 式中 n ～表示各方案的第 个指标的最大值； n 表示各方案的第 个指标 的最小值 c ． 加权规范矩阵 ． 用层 次分析法 A H P 计算各 评价指标的权重值， 给规 范化指标矩阵 加权 ， 得 加权规范化指标矩阵 c． 设各指标的权 重值为 1 ， 2 ， ⋯， n ， ∑ 1 ， 则 C的元素c 6 l ／- ] C c ⋯ 2 d ． 求加权规范化指标矩阵 c中的假想最优点 矩阵J r ， 公式为 q ；Ki f 1 ， 2 ， ‘ 一， n} ， ， ⋯， k 3 式 中 c ， 表示矩阵 C中的第 个指标 的最大值 ． 【 收藕日期1 1 9 9 9 ． 1 2 2 2 [ 基金项目】 国家教育部“ 跨世纪优秀人才培养计划 基盘资助项目 1 9 9 6 ． 0 9 [ 怍者麓介】 吴爱祥 1 6 3 一】 ． 男， 中南大学教授． 博士 维普资讯 第 4期 吴爱样 ． 等 相似宰价值工程法在采矿方法优选中的应用 e ． 计算各备选方案与假想最优方案的相似率 ∑c ． ， S ． L xl 0 0 ％ i 1 ， 2 ， ⋯， m 4 ∑ ， 一 般说来 ， S 。 ≤1 ． 为了计算方便 ， S 用百分数来 表示 ． f ． 用各备选方 案的相似率作 为它们 的功能 ． 用 相似类推法分别求出各备选方案的采矿直接成本 i 1 ， 2 ， ⋯， m ， 然后 ， 用公式 l 0 0 s 。 ， 求 它们 各 自的价值 ． g ． 综合评价和排序 ， 以价值大者为优 ． 如果出现 2 个或 2 个以上的方案名次并列的情况 ， 则再分别求 出它们相对于假想最优方案 的代数距离 ￡， ￡值小 者为优 ． ￡。 I c 一 因 q≤ ， 所以， ￡ - j k j 一 l ， 2 ， ⋯ t m 5 2 应用实例 某金矿矿体属中厚及厚层缓倾斜矿体_ ] ． 矿脉 为含金石英脉 ， 品位变化较大 ， 平均品位为 7 ． 8 9 t ； 矿体形态变 化较大， 厚度为 8 1 5 m， 倾 角为 1 0 3 0 o ， 矿石坚 固性系数 ，为 8 ～1 2 ； 节理 发育 ， 不够稳 固， 松散系数为 1 ． 7 ， 密度为 2 ． 7 d m ； 矿岩坚硬性脆 ， 可爆性好 ， 无氧化结块现象 ． 围岩主要是黑云母斜长 片麻岩， 其次是角闪斜长片麻岩， 坚 固性 系数 ，为 1 2 一 l 4 ， 中等稳固， 靠 近地表的风化带稳 固性差 ． 该矿 勘探程度低 ， 地表地形陡峭 ， 当地无充填 材料来源 ． 叉缺乏坑木 ． 矿山属 中小型企业， 只有常规设备 ． 按照该金矿地质和采 矿技术 条件， 初步选 出 5 种可行的采矿方 法 ． 其相应 的技术经济指标以及用 层次分析法求得的各指标权重值如表 1 所示． 其中， 方案 1 代表普通浅孔房柱法 ， 方案 2代表锚杆护顶 浅孔房柱法 ， 方案 3 代表切顶锚杆 中深孔房柱法， 方 案 4代表下 盘漏斗 中深孔房柱法 ， 方案 5代表爆 力 运搬 中深孔房柱法 ． 指标 中安全程度和施工难易程 度属定性评价指标 ， 是采用专家评分法 1 0分制 汇 总后取平均值得到的． 其它指标属定量评价指标， 是 通过调查研究， 进行计算或选用类似矿山指标得到 的． 其中， 矿房生产能力、 安全程度 、 采矿工效及施工 难易程度 4项指标属 正向指标 越太越好 ， 其余 4 项指标属负向指标 越小越好 ． 由式 1 和 2 可得规范化矩阵 口 O． 9 O O． 4 2 8 6 O ， ∞ O l 0 0 0O l 00 D 0 0 3 3 3 3 I ． 00 0 0 0 0 3 6 6 0 0 7 1 4 3 l 0 0 D 0 1 ． 0 0 0 0 1 ． 0 0 0 0 O 0． 4 2 4 5 1 ． 0 0D 0 O ． 9 嘶 4 1 0 0D 0 0 ． 9 ∞ O 0 ． 5 1 3 5 0 7 6l 9 0 8 3 3 3 0 1 0 0 0 O 1 ． 0 0D 0 O O O O ． 7 6 l 9 1 ． 0 0 D 0 0 ． 3 1 6 5 加权后得到的加权规范化矩阵 c C 0 ． 0 0 8 1 0 0． 1 ∞ 0 0 l 0 5 O 0． 0 4 O 4 0 0 0 6 44 0． 1 5 9 5 0 1 7 6 0 0． 1 l 3 8 0． 0 7 8 0 0 l 3 00 0． 1 旺 O O O 0． 0 6 6 0 0 1 7 2 0 0． 1 5 4 8 0 0 0． 0 8 40 0 ． 0 8 40 0 0 ,t ．3 1 0 0 0 5 60 0 1 9 5 0 0． 1 9 5 0 0 07 2 4 0 ． 4 0 0 0 0 O 0 0 2 4 7 0 0 0 6 1 7 0． 0 “／ 40 0 1 1 4 ．9 3 0． I l 2 0 0 ． 0 ,t ．7 5 0 ． 0 0 0 0 0． 0 3 5 4 0 ∞ 7 l 可以求出假想最优点为 0． 1 0 5 0 ， 0． 1 7 6 0， 0． 1 8 2 0． 0． 1 7 2 0， 0． 0 8 4 0， 0、 0 9 5 0， 0． 0 7 4 0， 0 1 I 2 0 各备选方案与假想最优方案的相 似率为 s ． 4 3 ． 4 4 ％ ， S 26 1 ． 9 4 ％ ， S 38 2． o 6 ％ ， S 4 2 ． O 1 ％ ， S 5 2 6 ． 5 0 ％ ． 参考有关手册或类似矿山的经济指标， 各备选 方案 的采矿 直接成本 分别 为 d ． 5 ． 3 1 元／ t ， 5． 7 2元／ t ， d 36． 加 元 ／ t ， d 49． 1 8元／ t ， d 6 ． 0 0 元， t ． 表 1 采矿方法及 其技 术经济指标值 维普资讯 中甫工业大学学报 第 3 】 卷 各备选 方案的价值及其优劣顺序为 l 2． 8 2， ， 1 0． 8 3，Vl8 1 8， 4． 5 8， 4． 4 2，V V ． ． 可见 ， 第 3方案 切顶锚杆中深 孔房柱法 为最佳方案 ， 这个结果与用双基点法求出 的结果一致 笔者用双基点法验算 出的结果为 0 ． I 7 9 4 ， 0． 3 8 06， T ． 0． 5 6 5 6， T 0． 5 7 9 9 ． 0 ． 7 3 5 0 ， T ． , t o h ep u l a r i z e c l [ K e y w o r d s ]o p t i m i z a t i o n ； s i m i l a r i t y r a t i o ；v a l u e e n e e r i n g m e t h o d 维普资讯