楊 寧，尹賢剛，林 堯，肖木恩

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012； 2.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410012； 3.洛陽坤宇礦業(yè)有限公司， 河南 洛陽市 471700)

密切值法在采礦方法優(yōu)選中的研究與應(yīng)用

楊 寧1,2，尹賢剛1,2，林 堯3，肖木恩1,2

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012； 2.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410012； 3.洛陽坤宇礦業(yè)有限公司， 河南 洛陽市 471700)

采礦方法的應(yīng)用對(duì)井下作業(yè)安全、礦石開采品位、開采損失率、廢石混入率以及其他經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)有顯著影響，針對(duì)某鐵礦采礦方法的優(yōu)選，提出了采用密切值法(OV)計(jì)算，通過選擇9項(xiàng)參數(shù)作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)初步選出的4種采礦方案進(jìn)行優(yōu)化決策研究，依照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分別計(jì)算4種采礦方法的密切值，得到E1=0.400，E2=0.134，E3=0.029，E4=1.185，最終確定方案3(點(diǎn)柱式上向分層充填法)為最佳方案，該OV法可為其他礦山優(yōu)選采礦方法提供參考。

密切值法；采礦方法；優(yōu)化選擇

0 前 言

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以衡量采礦方案的優(yōu)劣，常見的指標(biāo)為：生產(chǎn)能力、廢石混入率、采場(chǎng)損失率、通風(fēng)條件等[1￣3]。優(yōu)選采礦方案其實(shí)就是優(yōu)選多目標(biāo)決策的方案[4]。在實(shí)際生產(chǎn)工作中很難實(shí)現(xiàn)每個(gè)采礦指標(biāo)均達(dá)到最好，且不同指標(biāo)之間存在相互矛盾的問題，這給優(yōu)選采礦方案帶來了很大的困難[5]。本文運(yùn)用OV[6￣8]法進(jìn)行采礦方案的優(yōu)選，該法首先根據(jù)供選方案集合的各項(xiàng)指標(biāo)的規(guī)范值而優(yōu)選出方案的“最好點(diǎn)”以及“最差點(diǎn)”，并找出與上述兩點(diǎn)最相接近的方案，即為最佳方案。

1.1 創(chuàng)建指標(biāo)矩陣

在遵守采礦方案選擇原則的前提條件下，按照某礦山的開采技術(shù)條件以及地質(zhì)資料，初選得到可行的x種開采方案Ya，每一種供選方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)Qb都有z個(gè)，即由x種開采方案中的z個(gè)指標(biāo)的值共同創(chuàng)建的指標(biāo)矩陣為：

Y=(yab)xz

(1)

(a=1,2，3,…,x-1,x;b=1,2,3,…,z-1,z)

式中，yab為第a種供選開采方案的第b個(gè)指標(biāo)的值。

1.2 規(guī)范指標(biāo)矩陣

選出來的z個(gè)指標(biāo)當(dāng)中，一部分為愈大愈好的指標(biāo)(比如生產(chǎn)能力、采出品位等)，稱為良性指標(biāo)；另外一部分指標(biāo)則是愈小愈好(比如成本、采切比等)，稱為惡性指標(biāo)。一般情況下指標(biāo)不一樣量綱也不一樣，為了對(duì)后期的數(shù)據(jù)分析有利，可以將惡性的指標(biāo)轉(zhuǎn)變成良性的指標(biāo)，且對(duì)各個(gè)指標(biāo)的值進(jìn)行無量綱化的處理，即規(guī)范指標(biāo)矩陣。計(jì)算時(shí)公式為：

令:

(2)

(a=1,2，3,…,x-1,x;b=1,2,3,…,z-1,z)

(5)以A線為中心線，對(duì)umnyxv線鏡像，再以O(shè)為基點(diǎn)，對(duì)umnyxv線及其鏡像線進(jìn)行陣列，最后按設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)注得電樞沖片工程圖7。圖8是按上述傳統(tǒng)作圓求交點(diǎn)法所制梯形槽電樞沖片實(shí)物圖。

(3)

根據(jù)式(2)和式(3)，可得出規(guī)范指標(biāo)的矩陣：D=(dab)mn，其中a，b，m，n的取值范圍和上面一樣。

1.3 尋求供選方案的“最良點(diǎn)”和“最惡點(diǎn)”

將供選的開采方案的各個(gè)規(guī)范化指標(biāo)的最良值和最惡值挑選出來，則：

(4)

(5)

(6)

1.4 計(jì)算密切值

(7)

式中，a=1,2,3，…，x-1，x。

令：

(8)

代入式(9)計(jì)算數(shù)值Ea：

(9)

數(shù)值Ea能夠很好的將各種供選開采方案Ya與“最良點(diǎn)”相靠近以及與“最惡點(diǎn)”相遠(yuǎn)離，可以把Ea當(dāng)做開采方案Ya的“密切值”。Ea值愈大，則相對(duì)的開采方案Ya就愈優(yōu)，相反的，Ea值愈小，則相對(duì)的開采方案Ya就愈不好。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 建立指標(biāo)矩陣

根據(jù)某鐵礦礦體的賦存情況、水文環(huán)境地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件以及開采方案選擇的原則等，初步選出符合要求的供選開采方案有4種，分別是：R1階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?、R2分段鑿巖階段出礦充填法、R3點(diǎn)柱式上向分層充填法、R4無底柱分段崩落法。按照礦山的實(shí)際,選擇9項(xiàng)參數(shù)作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，分別為：L1生產(chǎn)能力(d/t)、L2采出品位與地質(zhì)品位比、L3廢石混入率(%)、L4采場(chǎng)損失率(%)、L5副產(chǎn)比(%)、L6采切比(m/kt)、L7廢石比(m/kt)、L8靈活適應(yīng)性、L9通風(fēng)條件，如表1所示。

表1 開采方案指標(biāo)

根據(jù)表1建立指標(biāo)矩陣L，如下所示：

2.2 規(guī)范化指標(biāo)矩陣

根據(jù)式(2)和式(3)建立規(guī)范化指標(biāo)矩陣D，具體如下：

2.3 良點(diǎn)和惡點(diǎn)計(jì)算

按照式(4)～式(6)可以計(jì)算得出良點(diǎn)Y+和惡點(diǎn)Y-分別為:

Y+=(0.647,0.511，-0.105，-0.330，-0.112，-0.323，-0.331,0.615,0.700)
Y-=(0.323,0.488，-0.183，-0.651，-0.652，-0.631，-0.659，0.369,0.140)

2.4 各方案密切值計(jì)算

各個(gè)開采方案的密切值為：E1=0.400，E2=0.134，E3=0.029，E4=1.185。因此可得知各供選開采方案的密切值排列順序?yàn)椋篍3

3 結(jié) 論

優(yōu)選采礦方法的過程需要考慮很多不同因素的影響，運(yùn)用OV法進(jìn)行優(yōu)選，其計(jì)算方法和過程通俗易懂，為一個(gè)比較新穎的數(shù)學(xué)方法，該法能夠全面而且精確地將不同的開采方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合分析，充分酌量了不同因素之間相互產(chǎn)生的影響，增強(qiáng)了決策結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確程度。經(jīng)過OV法對(duì)某鐵礦采礦方法的研究，最終確定點(diǎn)柱式上向分層充填法為最佳開采方案，該方法可為其他礦山優(yōu)選采礦方法提供參考。

[1]肖木恩.模糊數(shù)學(xué)在采礦方法中選擇的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2003(01):15￣17.

[2]楊 寧，尹賢剛，肖木恩，等.AHP-Fuzzy在采礦方法優(yōu)選中的研究及應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2016,36(10):27￣30.

[3]楊 寧，尹賢剛，肖木恩，等.GRA在采礦方法優(yōu)選中的研究及應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2017，37(1)：11￣14.

[4]周科平.采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的遺傳優(yōu)化[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2000，20(3)：7￣10.

[5]趙國(guó)彥,黃治成,劉 高,等.中深孔爆破效果AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)方法[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2010，30(2):106￣108.

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楊 寧(1992-)，男，寧夏中衛(wèi)人，研究生，從事采礦工程技術(shù)研究，Email:34040682@qq.com。