深孔采矿的层次分析法评价和优选

赵贺永（文山学院化学与工程学院，云南文山663000）

深孔采矿的层次分析法评价和优选

赵贺永
（文山学院化学与工程学院，云南文山663000）

某铜矿二期（-550m）主要以小分段空场法开采，但矿石损失率高.通过对485中段4-8盘区的深孔采矿方法的试验，采用层次权重分析方法计算，得出向下深孔采矿方法层次权重为0.642 1，证明此种采矿方法是可行的.

向上中深孔；向下深孔；层次权重

Zhao HY.Analytic Hierarchy Process Assessmentand Optimization ofDeep-HoleMiningMethod[J].Journal of Yibin University,2015,15（6）：17-19.

某铜矿地理位置东经101°39′，北纬24°06′，海拔标高600～1 850m，相对高差1 250m，属侵蚀剥蚀山地地形，地势陡峻，河谷发育.矿区设计采用分期建设方案，一期开采550m以上的矿体，二期开采550m水平以下.主要采用小分段空场法开采，此种工艺存在资源回采率低遥的问题.为保证采空区安全，矿体间要留14m厚度的矿柱，资源损失率较大.目前正在推广大直径深孔侧向崩矿技术，多层矿体合采，开采厚度可达60～70m.沿走向长50～100m，矿房倾斜方向宽40～50m，矿柱宽5～8m[1].

1　层次权重决策分析（AHP）

层次权重决策分析法（AHP）[2-3]是由美国运筹学家Saaty于1973年针对企业管理中复杂问题的关系如何用定量分析而提出来的，由定性和定量分析相结合的方法，在社会的众多领域得到推广.

1.1建立层次结构图

层次结构图（图1）即层次分析结构模型，由3个层次组成，分别为目标层、准则层、方案层.目标层位于最上层.准则层根据影响因素的复杂程度分为一个或多个层次.层次分析结构模型既反映了评价目标与各因子的关系，也反映了各因子之间的相互关系.层次的正确划分和各因素间关系的正确描述，不但是层次分析法的基础，而且还是层次分析法的关键.

图1　层次结构图

1.2判断矩阵

在层次分析法中，上下层之间元素的隶属关系即被确定.根据人们对各元素之间相对权重的认识不同，通过两两比较的标度和判断原理，给出判断矩阵的元素值，判断矩阵采用1-9比率标度方法[3]进行，见表1.

表1　判断矩阵标度及其含义

根据表1，对每个元素进行两两比较即可得如下形式的判断矩阵：

1.3层次分析的计算

对判断矩阵A求解特征值，由公式A·w=λmax·w求解，其中λmax为判断矩阵的最大特征值，w为λmax对应的特征向量（权重）.

1.4层次单排序及其一致性检验

一致性指标CI由公式为：

式中λmax为判断矩阵的最大特征值，n为判断矩阵的阶数.

一致性比例CR的计算由公式为：

其中：CR指随机一致性比率，CI为判断矩阵的一致性指标，RI为平均随机一致性指标，其值可由表2得到.

表2　阶数与平均随机一致性指标RI值

当CR＜0.1时，表示判断矩阵具有可接受的一致性，权系数分配合理；否则不可接受.

1.5层次总排序的一致性检验

在实际问题当中，评价模型大多数都是多层次模型.层次总排序的程序也是从高到低逐层进行的，它是在层次单排序的基础上，自上而下逐层进行，直到最底层，层次总排序计算公式为：

2　研究实例

485中段B4-B8盘区位于某群曼岗河组第三岩性段（Ptdm3）中部，主要含矿岩性为含铜磁铁变钠质凝灰岩、含铜石榴黑云角闪片岩.其中I3矿体的含矿岩性为深灰色含铜磁铁变钠质凝灰岩，自上而下由含铜磁铁变钠质凝灰岩逐渐过渡为含铜石榴黑云角闪片岩；I2矿体的含矿岩性为含铜石榴黑云角闪片岩.矿体展布和形态与地层一致，I3和I2矿体相互平行，I3矿体总体走向为N61°-84°W，倾向SW，倾角11°-45°；I2矿体总体走向为N60°-68°W，倾向SW，倾角18°-24°[1].

2.1采矿方法评价因素的选取与层次结构模型

采矿方法的应用要从技术可行、工程成本、火供成本、采矿贫化损失率、采矿效率、采场生产能力、采矿成本及其安全程度等方面作为评价指标，指标选定的标准是[2-8]：（1）评价因素从整体上能反映影响程度，并具有层次性.（2）评价的准则层不需要太多，避免评价因素的重复.（3）评价因素指标应具有普遍性和可获取性.

根据上述原则和采矿方法的主要技术特征，针对地下采矿方法开采工艺特点，依据相关理论以及国内外现场实践的经验，建立层次结构模型如图2，其方案层为向下深孔（P1）和向上中深孔（P2）.

图2　采矿方法的层次结构模型

2.2计算结果及分析

根据以上方法，通过3-5位专家，采用1-9标度法对指标进行打分得到判断矩阵，通过计算得到最大特征值及其对应的特征向量（权重w）并进行一致性检验，计算的结果如下：

1）A－B判断矩阵及其单排序权重

注：λmax=3.1013，CR=0.0984＜0.1，w=0.7531｜0.1839｜0.0629

2）B1－Bi（i=11～16）判断矩阵及其单排序权重

注：λmax=6.5246，CI=0.1049，CR=0.0840＜0.1，w= 0.0319｜0.0771｜0.0663｜0.1722｜0.3367｜0.3159

3）B2－Bi（i=21～24）判断矩阵及其单排序权重

注：λmax=5.2083，CI=0.0695，CR=0.0777＜0.1，w= 0.2192｜0.0762｜0.0654｜0.6392

4）B3－Bi（i=31～35）判断矩阵及其单排序权重

注：λmax=5.1218，CI=0.0305，CR=0.0272＜0.1，w= 0.5177｜0.0506｜0.0982｜0.1394｜0.1940

5）B层总排序及其总排序权重

注：CR=0.0482＜0.1

6）P层总排序及其总排序权重

注：CR=0.0099＜0.1.说明：从B11到P1、P2的单排序，主要是利用专家来进行权重打分，因为B11到P1、P2是2阶矩阵，当n= 1、2时，阶数与平均随机一致性指标RI值为0，故P1、P2采用0.5000

结果表明，P1方案的权重（0.642 1）明显大于P2的权重（0.357 9），因此，P1方案是最优方案，即采用向下深孔最佳.

3　结论

某铜矿二期（-550m）由于此前采用的小分段空场法开采，矿石回收率低，为了提高矿石的回收率，通过对485中段4-8盘区的深孔采矿方法试验，综合考虑采矿评价指标的选择，建立了层次权重分析模型，通过计算向下深孔权重为0.642 1，表明此方法值得推广.

[1]李广涛,艾春龙,卢光远,等.大直径深孔侧向崩矿技术在大红山铜矿的应用[J].有色金属（矿山部分）,2011,63（5）：8-10.

[2]谭跃进.系统工程原理[M].长沙：国防科技大学出版社,1999.

[3]刘铁民,张兴凯,刘功智.安全评价方法应用指南[M].北京：化学工业出版社,2005.

[4]郑晓明,邹汾生,李富平.用层次分析法进行采矿方法模糊评价及优选[J].中国钨业,2004,19（3）：20-23.

[5]黄胜生.金山金矿采矿方法的选择[J].矿业研究与开发,2000,2 （20）：4-6.

[6]古绪球,陈金平.基于层次分析法在冬瓜山铜矿的爆破方案优选[J].现代矿业,2013,3（3）：89-91.

[7]昌珺,尚涛,房健.基于层次分析法的露天矿薄煤层开采工艺[J].煤炭安全,2014,45（7）：208-211.

[8]刘博文,王大尉,李华杰.基于层次分析法的煤与瓦斯突出指标研究[J].煤炭工程,2013,28（4）：77-79.

（编校：王露）

Analytic Hierarchy Process Assessment and Optim ization of Deep-Hole M ining Method

ZHAOHeyong
（SchoolofChemicaland Engineering,Wenshan University,Wenshan,Yunnan 663000,China）

Small segments stopeminingmethod was used mainly to a second stagemining of a coppermine（-550m）, which was of high ore loss rate.In the deep-holeminingmethod trials in themiddle of 485 4-8 extents,hierarchical weightanalysismethod indicate that the downward deep-holeminingmethod weights 0.642 1 level,proving that thismin⁃ingmethod is feasible.

upward deep-hold；downward deep-hole；hierarchyweighting

TD8

A

1671-5365（2015）06-0017-03

2014-09-09修回：2014-11-17

云南省教育厅科学研究基金项目（2013Y587）；文山学院校级基金项目（13WSY05；14WSY11）

赵贺永（1978-），男，讲师，硕士，研究方向为溶浸采矿

网络出版时间：2014-12-10 09：16网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20141210.0916.002.html

引用格式：赵贺永.深孔采矿的层次分析法评价和优选[J].宜宾学院学报,2015,15（6）：17-19.