应用最小偏差值法选择采矿方法.pdf

} ． } 第8 卷第1 期 江西 有色 金 属 1 9 q 4 年3 月 7 牛 应用最小偏差值法选择采矿方法 幸世祥刘朝马 南 方 冶 金 学 院 赣 州 4 1 6 0 6 ． r 8 摘 要 采矿方法选择的正确与否．是影响矿山安全持续生产和企业经济效益的重大同愿．奉 文通 过两 个矿床实例介绍了一种多 目标决策方法最小偏差值法在采矿方法选择中的应用． 该方法在其它工程领域得到了成功的应用．在采矿方法选择中也是一条新选径． 关 键 词 里 董 堕 鲎 r 相 对 偏 差 值 r 权 值 ， 综 台 评 价 值 r 墨 直 蛊上 0 引 言 采矿方法在矿 山生产 中占有举足轻 重的 地位 。采矿方法选择 的正确与否 ．将严重影 响到矿 山的安全持续生产 ．直接关系到企业 的经济效果 。因此它是矿 山企业设计和生产 中的一个十分重大的问题。 影响采矿方法选择的因素是很多的。归 纳起来可分为矿床地质条件和开果技术经济 条件两大类主要因素 ．而其 中各个因素在不 同的条件下所起的作用又不同。近几年来 不 少专家针对传统的采矿方法选择的不足 ．应 用多 目标决策方法，为开辟采矿方法选择新 途径作 了有益探索 。本文拟就多 目标决策的 最小偏差值法在采矿方法选择 中应用的可行 性进行初步探讨 。 采矿方法选择是属于多 目标决策问题。 在选择 决策 中 往往需要 同时考察多 个 目 标 。如选择的方案不仅要安全好、能力大、 效率高 ，而且要矿石损失贫化小、采切工程 少、采矿成本低等 ；选择决策对不仅通常有 多个 目标 ．而且各个 目标之 间还可能互相矛 盾 。因此 多 目标决 策问题使决 策过程 困难 化 复杂化 。 多 目标决 策问题要求 得最优 解是 困难 收稿 日期 I 9 q 3 0 g 一 0 l 的 。求 解的思 路是先找 出 问题 的全 部非劣 ‘ 解 ，再按一定的方法选取 比较好 的解．在有 具体评 价指标 的方案决策时 ，最小偏差值法 是应用较成功的方法 ． 1 最小偏差值法的基本原理“ J 1 ． 1 设有多目标决策问曩 V ma x l x 或mi n F x 式 中 X一{ x ． ，⋯．】 【 I } ．为一有限方 案集 ； F x { f l x ． x ，⋯．厶 x } ．为 一 有限 目标函数集。 由有限方案集和 目标函数集组成的预选 方案矩阵A．可表示如下 ￡ ，￡ ’ ￡ ，⋯ ￡ 。 f ffi ⋯ ⋯ A { I f ,． ⋯￡ ⋯ ￡ l ⋯ ⋯ 式 中t n --被评价的方案数 目； m每 种方案的效果指标 数目； 卜一 方案的序号 ； ￡ 各 种不同类 型的效果指 标值或 维普资讯 r 二 江西有色金属 第8 卷 特征值． 1 ． 2 对目标值标准化 由于各方案的指标值 的性质和量纲不 同 ．不能摆在一个尺度下衡量 。为权衡各方 案的优劣 ．必须将不同因次 的量转化为无因 扶的量 ．采用计算相对偏差值 u 的方法可以 实现这一点 ． 如 第 i 个 目标 的n 个 方案的指 标分别 为 ．如．⋯． ，对这些方案 目标值进行 比 较 。找出一项最好指标 ．选定为标准指标 ． 以 表示，则 m∞【 ￡ I或mi n 1 ≤j ≤n 2 计算每个方案的 目标值与标准值的相对 信差值 即为 w u 5 ∑ ⋯ 式中 ， 广第j 个专家给第i 个 目标评 的分 数，i 1 ，2 ，⋯ ．m，j i ，2 ．⋯．1 ； W 第j 个专家给第i 个目标所评定的 重要性 系数 。 所有专家给每个 目标所评定的重要性系 数 w i ∑w u ／ ∑∑W 6 式中 w， 所有专家对第i 个 目标所评定的 重要性 系数 ．即权值 ． 3 W p , ma x ￡ 厂 - m ￡ i ⋯ 公式 3 之分母也可 为‘ mB x mi l ～ 或 ．依公式 3 将各项指标逐项计算后． 得f ，i l 矩阵．即 l 1 n⋯ ⋯ n ≈⋯ ⋯ - ㈨ ⋯ - ． I 咄⋯ ⋯ 瓶 4 1 ． 3 ■定备目标 函数 的权值 各 目标函数或影 响因素的重要性系数 ． 即权值的确定有经验 法和层次分析法 ．这里 介绍经验法 。即请一批专家研究如何确定 各目标 的重要性系数．其中常用的方法就是 De l p h i 法，也即专家评审方法。 用 De l p h i 法 估计 各 目标 的重要性 系数 w，方法如下； 设有m个目标邀请1 个专家对其 重要性 系数进行评价，对各 目标的评分满分 视 为 1 0 分或1 0 0 分 ．这时每个专家为各 自目 标的重要性评分可用下式 计算 m项 指 标权 值 的平 均 数 ，称平 均权 值 即 口 ∑w ． W 。 一 7 1 ． 4 综合评价指标 在综合评价对 ，除必须考虑相对偏差 值 以外 ．还要考虑各项指 标的权值．以相对偏 差值与权值共同构成方案的综合评价指标 。 以 综合 评价指 标值X撮 低 的方案为 最忧方 案。用公式表示时则为 x 击 ㈣～ 上式是求各方案的加权总和均方根偏差 值，最小的方案即为最优方 案。 2 采矿方法选择实例 2 ． 1 实例 1 某铅锌矿丙 铜金矿体 ．是 由硫化物细 脉 选 加 浸染 矿化物构成 的厚矿 体 ．f _6 8 ．中 等稳 固．矿体最 大 度 2 2 m．平均厚 度4 ． 5 m．倾 角7 5 。 一8 0 。 ；围岩 为绢云母化 千 枚 岩 ．f 68 ．中等稳固 ；矿体形状呈 透镜状，内有少量夹石 主要工业矿物 为黄 铁矿 ，其次是黄铜矿 ；地表不允许路落 。 维普资讯 第1 期 幸世祥等 应用最小偏差值 法选择 采矿 方法 3 根 据 矿 床地质 条件 和开采技 术 经济条 件 ．用传统 方法可 初选 出三个 采矿 方法方 案 方 案 I 垂直中耀孔分段凿岩 阶段矿房 法 ； 方案 Ⅱ； 水平深孔凿岩阶段矿房法 ； 方案 Ⅲ 分段矿房法 ． 各方案的技术经济指标 ，根据类似条件 矿山的统 计数据选取和计算，见表 1 的各 方 案指标值 项 。并选 出各影 响因素的最好指 标 作 为 标 准值 ．见表 1 的 标 准值 项 ； 由 De l p h i 法 求 出各影 响 因索 的重 要性系 数 ． 见表l 的权值W 页。 根据上述最小偏差值法的基本原理 ．由 于 代表 各种 不 同类 型的指标 ．其单 位不 同．为 了能1 眵相 比．需要使其无量纲化 。采 用公式 3 计算 出相对偏差值6 见表1 的相 对偏 差 6 ． 颞 然后计算 出评 比值 6 jw 。 ． 见 表 1 的评 比值 6 u W． 项 ；并计算 出各方 案的评比值； 6 W． 。 ，见表1 的倒数第二 行 。为了区别对待各个指标的重要性，需考 虑 重要 性系数W 采用公 式 7 计算 出平均 权值W， 0 ． 1 6 6 7 最 后进行综合评价 ．采用公式 8 求出 各 方 案 的 综合评 价 值 Kj ．见表 1 的最 后一 行 即 K。0 ． 9 8 5 6 ， K 21 _ 8 3 2 6 ．Ks 2 ． 2 2 4 4 。K 方案Ⅲ，则方案 I 为最优 方案 。为了解决地表不允许 陷落的问题 ．上 述各方案均采取 采后充填处理空区的措施 ． 衰1 多目标决策的最小偏差值计算 2 ． 2 实侧2 某磁铁矿 ．矿体呈似层状、透镜状 ．最 大 厚 度 4 0 m．平 均 厚度 2 2 m．倾 角 s s 。 一 6 5 。 ；矿 石成 分 简单 ．可 选性 好 ． 比较 坚 硬 ．稳 固性 好 ．f 1 0 一l 2 ；矿体与围岩接 触明显．围岩f 81 0 ；地表允许陷落 ． 根 据 矿 床地质条件 和开采 技术 经济条 件 ．用传统 方法可初 选 出四个 采矿 方法方 案 方案 I 分段采矿法 ； 方案 Ⅱ 阶段矿房法 ； 方案 Ⅲ 有底柱分段崩落法 ； 方案 Ⅳ 无底 柱分段崩落法 。 各 方案 的技术经 济指 标见 表2 的各方案 指 标 值‘ 页．并选出各影 响因素的最好指标 作 为标准 值，见表 2 的标准值f o 项 ；求 出各 影 响 因 素 的 重 要 性 系 数 ， 见 表 2 的 权 值 W i 项 ． 根据上述最小偏差值法 的基本原理 ，用 公式 3 算出相对偏差值6 ，然后求 出评 比 维普资讯 江西有色金属 第8 卷 值 和各 方案的 评比 值壬 w - 见 表 2 的 相对偏差值6 日 项， 评比值 6 W z 项和 倒 数第二 行各方案的 评比 值壬 2 项 ； 用公式 7 算出平均权值W 0 ． 2 。 最 后进 行综 合评 价 。用公式 8 求 出各 方案 的综合评 价值Kj ，见表 2 的最后一行 即 K- 1 ． 9 0 28 K 1 ． 5 2 7 2 ， K 1 ． 8 2 2 l ， Kt 1 ． 31 4 3 K 方案 I，则方案Ⅳ为最优方案 。 裹2 多目标决策的最小偏差值计算 3 结 论 a ． 采 矿方法选择是一个多 目标决策 问 题，需要从多个 目标和许多因紊 中选优。最 小偏差值法是应 用概率论和模糊数学进行多 目标决策 的一种方法 ．把它应用于采矿方法 选择 中．其理论基础是科学的、可靠的。 b ． 应 用 最小偏差值法选择采矿方法 ． 引入相对偏差值 ，在把多 目标不同因次的量 进 行无量纲 化 的基础 上 ．采 用De l p h i i 确 定各 目标 的重要性系数，从而在同～尺度下 上接 第8 页 充分利用了崩落矿石 在采场 中的移动规 律，也就是说流动带形体与方案结构形体相 接近 ，这就是减少新方案贫损的重要措施． b ． 新 方案是以放矿椭球体理 论和尖槽 原理 为依据 ．经室内模拟试验检验 ．是一种 开采急倾斜松软厚矿体的优化方案 练合评价方案的技术经济效果，衡量评比方 案的优劣 ，能 够选出切实可行 的最优采矿方 法 方案 ，为采 矿方法 选择 开辟 了一条 新途 径 。 参考文献 l 孙宝铮 矿井设计方祛及其原理 阜新 阜新矿生学 ， 院出版．1 9 8 5 ．8 3 一“ 2 况 札 澄 矿业系统工程．重庆； 重庆大学出版．1 9 9 0 ， 1 7 6 -- i 7 7 3 赵 源诗 ． 害目 矿山部分 ．1 9 8 9 1 2 _ ⋯l ●_ ●_ _ ● ● _ ● I ● ● 。 l t ． _ ⋯⋯⋯⋯● l l ● ● _ ● _ ● - ⋯l ● ● ⋯ll _ ●l ⋯l - _ ⋯⋯●_ _ ● ●l l l ● - _ -l l “ _ ● _ _ ● ● ● ， ⋯l ● ．有色金属 c ． 新方 案与现行无底柱分段 崩落法相 比，放矿层高度有较大橱度 的提 高．进 ～步 简化了放矿工艺 ，缩短了放矿周期 ．提高了 放矿强度 j d ． 在条件适合的矿山，新方案可以推 广使用，将会 获得令人满意的效果。 维普资讯