应用多目标模糊决策法选择地下采矿方法.pdf

f { 1 9 9 6 第 4期 南冶金 应用多 目标模糊决策法选择地下采矿方法 武汉冶金科技大 学 盛建龙 j 摘要⋯一 ⋯⋯⋯方 ⋯对勰 一 山 法 多 嘶 参 砰 1 引言 指 标 裹 为 评 价 方 案 的 个 数 ’ n 为 因 素 为 了充分利用有限 的矿 山资源 、提 高矿 山企业的经济效益，选择合理的地下开采方 法具有十分 重要的意义 。黄金 矿山现 阶段 留 矿法所 占的 比例仍较大，其次是充填法 。根 据各矿山的矿床赋存 条件 ，在满足选择采矿 方法的基本 要求 的前提下 ，适 合矿 山开采的 方法往往 不止一种 。因此 ，应从技术 经济等 方面综合分析 ，考虑影 响采矿方法选择 的多 个因素，从而确定出最优方案。本文以高宝 山金矿为例，应用模糊数学的方法进行优化 决策 ， 目的 在于进行 科学 的 、定 量的分 析， 避免 丰观片而性，提 高决策 的准确度 。 2 数学模型 模糊决策是研究在模糊环境下或在模糊 系统中进行决策的数学理论与方法，多 目标 模糊 决策法把决策论域 中的研 究对象在模糊 环境下选择出最优对象 设决策论域 是评价方案的集台，集 台 l J 为 U { 方案1 ，方案2 ，⋯，方案m} { u l ，u ， ，⋯，u } 1 对 决 策 问题 起 重 要作 用的 常 数 目标 函 数 或因素指标 的集合 为 V ． f ， ，⋯．． } 2 因此 ，m 个方 案 的 n个 因素指 标值 构 成矩 阵 F，即 r f f r 1 2 P I I ⋯ ⋯ [ f f f 【 f ● _ f 根 据 各 因素 指标 值 e ． 的不 同，采 用 如 下分析方法 2 ． 1 各因素指标值 为定量指标 时的两种 计算方法 2 ． 1 ． 1 加权 相 对 偏 差 距 离最 小 法 当 e ． 为定量指标时 ，令 I 一f I d ． ， 半6 l ，2 ， ⋯ ，II； ‘ ⋯ i mi n j 1 ， 2 ， ⋯， m 4 式 中 ma x f l ， f ， _ ． _ ． f f mi n f _ l ， f ， ⋯” 。 当因素指标f ． 为正指标时 ‘ 。 当因素 指标f ．为负指标时 正指标指 因素指标值 越大方案越 优，负 指标 指因素指标值越小方案越优 6 为相 当偏差值，f 为标准值 由 nm 个 相对 偏 差值 d ，构成一 个 模糊矩 阵 维普资讯 2 云南冶金 1 9 9 6 年第 4期 ㈣ L l 2 ⋯ m j 计算各方案因素指标 向量 U ． 与 m个方 案 中 的n 个 指 标 的 标 准 向 量f f ，f o ， ⋯ ，f 之 间的 加 权 相对 偏 差 距 离 d d ju √ ； a I ． f 7 a 1 ， 2 ， ⋯， m 式中a Ea ／ n ， a 为 n 项指标权值 的平均 值 由 m 个方 案 中的 n个 因素指标 的标 准 值 向 量f f ，f ， ⋯ ，f 构 成 最 理 想 的 方 案。 因此 ，m 个 评价方 案中与最理想方案之 间加权 相对偏 差距离 d 最小者相 对应 的方 案 u 被选为最优方案。 即当d d i u ，n mi n d i 8 1 ≤J ≤m 时，方案u为最优方 案 2 ． 1 ． 2 定 量指 标综 合 决 策 法 当式 3 中各因素指标值 ￡ ． 为定量指 标时，令 r 』 0 “ 一 u ／ d 当 为 负 指 标 时 f 。 1 l 0 ． 1 一f ／ d 当f ． 为正指标时 式 中d 一一 级差值，d f ．一 一f ～ ／ 1 0 ． 1 1 r ． ． 一一 就第 i 项因素着眼对 j 个方案 的评 价值 。 ]f 根据上述计算模型，编制出计算程序， 程序要求输人若干个专家在确定各因素指标 重要程度系数时给定的 F ． 值评定矩阵，首 先计算并输出各因素指标的权值；然后再输 人 M 个方案的 N 个因素指标值矩阵和因素 指标的类型 正指标或负指标 ，计算 出各 方案的综合评价值并选择出最优方案，决策 结果打印输出。 4 应用实例 高宝 山金矿 过 去一直 采 用浅 L 留矿 法 ， 矿岩 稳 固性 较 差 ，构 造复 杂， 矿 体呈 维普资讯 9 9 6午第 4期 层 状 、透 镜状 ， 沿走 向及倾 响 膨 J J K 收 缩和分支复合现象，矿体厚度为 1 2米以 下，为急倾斜薄矿脉。选择采矿方法时， 考 虑到 矿 山 目前 的生 产 现状 、矿 石 品位 和 工人 的技术 水 平 、管理 水 平 、机 械化 程 度 等因素的影响，决策论域 l J 所选的采矿方 法方案有 4个，即浅孔 留矿法、顺 路溜井 局部 出矿留矿法、削壁充填法和干式充填 法。其中顺路 溜井局部 出矿留矿法为国家 黄金 局 1 9 9 3年下 达的采矿 方法试 验研究课 题 ， 由武汉 冶金 科技 大 学和 高 宝 山金 矿 共 同完成 ，该方 法是 浅 L 留矿 法 的一种 改 进 方案，试验结果取得了较好的技术经济指 标。 为 了应用现代数学方法分析该矿采矿方 法的合理选择，作者根据已有的技术经济指 标，并综合各种采矿方法的优缺点，进行采 矿方法的多 目标 模糊决策。 根据该矿 的实 际情况 ，主要考虑以下 7 个因素作为选择采矿方法决策因素指标 1 采 场生产能力； 2 损 失率 ； 3 贫化率；以上三项指标均参考类似 矿山和该矿生产实际指标选取； 4 回采 劳动强 度 分为劳 动强度大 、 较大、中等 和低四个等级，评分值分别为 2 O、 l 5 l 0和 5 ； 5 分采的可能性能分采的方案评分 值为 l O ，不 能分 采的评 分值为 5 ； 6 回采工 艺复 杂性 分为复 杂、较复 杂、一般和简单四个等级，评分值分别为 2 O 、 l 5 、 l O和 5 ； 7 生产安全性分为优、良、中、差四 个等级，评分值分别为 2 0 、l 5 、l O 和 5 。 其中， 1 5 7 i个因素指标为正 指标，其余的四个因素指标为负指标。 决策论域 【 J I， Ⅱ， Ⅲ， I v 1 3 式 中 I为 浅孔 留矿 法 ； Ⅱ 为顺路 溜 井局部出矿留矿法；Ⅲ 为削壁充填法；I V 为干式充填 法。 对采矿方法影响的因素指标集合为 V { f l ，f 2 ，f 3 ， f ，f 5 ， f 6 ， f 7 } 1 4 各方案的因素指标值见下表。 因素指标位 因素指标 r 因素 指标值 方案 I 方案Ⅱ 方案Ⅲ 方案“ 采场 生产能 力 f i t ／d 贫化率 损 失率 回果劳动强度 分 采的可 能性 回采工艺复杂性 生 产安全 性 因此，因素指标矩 阵， 为 F 4 5 3 O 3 5 l 5 l 5 6 5 l O 5 l O 5 l O 5 l O l O l 2 45 2 5 5 l O 2 O l 5 l 0 l O 2 O l 5 l 5 2 O 1 5 各 因素指标的权值 向量由德尔斐 法确 定，程序计算输 出因素重要程度模糊 子集 为 A 1 ，a 2 ，a 3 ，a 4 ， a 5 ，a 6 ， ， 。 6 5 ， 0 ． 8 6 ， 1 ， 0 ． 3 I - 。 ， 3 4 ， 0 ． 1 ， O ． 7 2 1 6 ①采用加权相对偏差距离最小法决策 由各方案的因素指标矩阵 F ，得出各因 素指标的标准值向量 f 0 为 f 。 f ，f ， 0 ，f ， f 0 ，f 0 ，f ； 4 5 ， 1 5 , 5 ， 5 ， 1 0 ， 5 ， 2 0 1 7 由式 4 可得出偏差模糊矩 阵 ，由 式 8 和式 1 6 可得 出加权 相对偏 差距 2 加 ∞m加 2 2 6旧m m m 维普资讯 云南冶金 9 9 6年第 4期 离 d d d】 ， d ， d 3 ， d4 2 ． 4 6 3 ， 1 ． 0 1 2 ， 2 ． 0 3 ， 1 ． 5 3 1 8 四个 方 案 中与 最 理想 方 案 之 间加 权相 对偏 差距 离最小者为 d 1 ． 0 1 2 ，因此， 方案 Ⅱ 为最优方案 ② 采用定量指标综合决策法进行评价 由式 9 可 得 出如式 1 O 的模 糊矩 阵 R ， 将 因素指标权值向量 A JJ a-， 得 A 0 ． 1 6 3 ， 0 ． 2 1 6 , 0 ． 2 5 1 ， o ． 0 7 8 ， o ． 0 8 5 ， 0 ． 0 2 6 ， o ． 1 8 1 1 9 再 应用加 权平均模型 M ， 进 行 评价 ，评价结果 为 B A 。R 【 b I ， b 2 ， b 3 ， b 4 1 ． 6 1 3 ， 3 ． 0 9 ， 2 0 4 ， 2 ． 4 8 2 0 根据最大隶属度原则，第 Ⅱ方案为最优 J 接第 4 0页 注 1原 结 果是 x一射 线萤 光光 谱 法和 苦杏 仁 酸重量 法测定 结 要的平 均值 2 ． 含有 1 ％ Hr 的样_品、 未发现 影响测 定钴 。 因无鼢标 准溶液、不能实验，有待进一步实验研究。 只要认真操 作，本法测定结果相 当准 确 精密度较高，变动系数 C V为 1 ．2 9 ％～ 5 0 3 ％ 参考文献 1 瑞士]G 施瓦岑巴赫， 美国]H弗拉施卡著． 阎 方 案 。 由此 可看 出 ，通 过两 种方法 决策分 析， 其结果一致，都是第Ⅱ方案 顺路溜井局部 出矿 留矿法最优。 5 结语 应 用多 目标 模糊 决策法进行采矿方法的 选取，综合考虑 了多因素的影响，将模糊性 的信息，进行科学的、定量的分析，使决策 结 果更 加全 面、准确 。 因素重要程度模糊子集的确定是模糊决 策中的关键环节，本文采用德尔斐法，由多 个专家参加评价 ，吸 收了较多 的实 际工程信 息和专家们 的经验，充分利用 已有 的研究成 果，从而更进一步提高决策的精度 参考文献 1 贺忡雄 模糊数学及其应用 天津天津科学技术出甑 社 ， 【 9 8 3 2 张跃，邹寿半，宿芬 模糊数学方法及其应用 北 京 煤 炭工业 出版杜 ，1 9 9 2 太 任 译络 合 滴 定 法 ， 北 京 冶 金 工 业 出 版 社 ． I 9 81 2 1l 2 G De n B o e f ,Fr e s e n i u s Z An a l c h e m， 1 9 8 2 ， 3 1 1 3 23 2 3 胨永兆著． 络合滴定 北京科学出版杜，1 9 8 6 2 6 1 4周立 东． 理 化检验一 化学 分册 ， 1 9 8 3 ， 1 9 5 3 8 5 刘锦昌． 分析试验室，1 9 8 2 ．1 I 3 5 6王献 科，李 玉萍 耐火材 料， 1 9 9 3 ．2 7 4 2 3 5 7王献 科，李 玉萍 耐火材 料， 1 9 9 5 ，2 9 1 1 4 8 维普资讯