密切值法在采矿方法优选中的研究与应用

杨 宁，尹贤刚，林 尧，肖木恩

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012； 2.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙 410012； 3.洛阳坤宇矿业有限公司， 河南 洛阳市 471700)

密切值法在采矿方法优选中的研究与应用

杨 宁1,2，尹贤刚1,2，林 尧3，肖木恩1,2

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012； 2.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙 410012； 3.洛阳坤宇矿业有限公司， 河南 洛阳市 471700)

采矿方法的应用对井下作业安全、矿石开采品位、开采损失率、废石混入率以及其他经济效益等指标有显著影响，针对某铁矿采矿方法的优选，提出了采用密切值法(OV)计算，通过选择9项参数作为技术经济指标，对初步选出的4种采矿方案进行优化决策研究，依照现场实际情况分别计算4种采矿方法的密切值，得到E1=0.400，E2=0.134，E3=0.029，E4=1.185，最终确定方案3(点柱式上向分层充填法)为最佳方案，该OV法可为其他矿山优选采矿方法提供参考。

密切值法；采矿方法；优化选择

0 前 言

技术经济指标可以衡量采矿方案的优劣，常见的指标为：生产能力、废石混入率、采场损失率、通风条件等[1￣3]。优选采矿方案其实就是优选多目标决策的方案[4]。在实际生产工作中很难实现每个采矿指标均达到最好，且不同指标之间存在相互矛盾的问题，这给优选采矿方案带来了很大的困难[5]。本文运用OV[6￣8]法进行采矿方案的优选，该法首先根据供选方案集合的各项指标的规范值而优选出方案的“最好点”以及“最差点”，并找出与上述两点最相接近的方案，即为最佳方案。

1.1 创建指标矩阵

在遵守采矿方案选择原则的前提条件下，按照某矿山的开采技术条件以及地质资料，初选得到可行的x种开采方案Ya，每一种供选方案的评价指标Qb都有z个，即由x种开采方案中的z个指标的值共同创建的指标矩阵为：

Y=(yab)xz

(1)

(a=1,2，3,…,x-1,x;b=1,2,3,…,z-1,z)

式中，yab为第a种供选开采方案的第b个指标的值。

1.2 规范指标矩阵

选出来的z个指标当中，一部分为愈大愈好的指标(比如生产能力、采出品位等)，称为良性指标；另外一部分指标则是愈小愈好(比如成本、采切比等)，称为恶性指标。一般情况下指标不一样量纲也不一样，为了对后期的数据分析有利，可以将恶性的指标转变成良性的指标，且对各个指标的值进行无量纲化的处理，即规范指标矩阵。计算时公式为：

令:

(2)

(a=1,2，3,…,x-1,x;b=1,2,3,…,z-1,z)

(5)以A线为中心线，对umnyxv线镜像，再以O为基点，对umnyxv线及其镜像线进行阵列，最后按设计尺寸标注得电枢冲片工程图7。图8是按上述传统作圆求交点法所制梯形槽电枢冲片实物图。

(3)

根据式(2)和式(3)，可得出规范指标的矩阵：D=(dab)mn，其中a，b，m，n的取值范围和上面一样。

1.3 寻求供选方案的“最良点”和“最恶点”

将供选的开采方案的各个规范化指标的最良值和最恶值挑选出来，则：

(4)

(5)

(6)

1.4 计算密切值

(7)

式中，a=1,2,3，…，x-1，x。

令：

(8)

代入式(9)计算数值Ea：

(9)

数值Ea能够很好的将各种供选开采方案Ya与“最良点”相靠近以及与“最恶点”相远离，可以把Ea当做开采方案Ya的“密切值”。Ea值愈大，则相对的开采方案Ya就愈优，相反的，Ea值愈小，则相对的开采方案Ya就愈不好。

2 应用实例

2.1 建立指标矩阵

根据某铁矿矿体的赋存情况、水文环境地质条件、工程地质条件以及开采方案选择的原则等，初步选出符合要求的供选开采方案有4种，分别是：R1阶段空场嗣后充填法、R2分段凿岩阶段出矿充填法、R3点柱式上向分层充填法、R4无底柱分段崩落法。按照矿山的实际,选择9项参数作为技术经济指标，分别为：L1生产能力(d/t)、L2采出品位与地质品位比、L3废石混入率(%)、L4采场损失率(%)、L5副产比(%)、L6采切比(m/kt)、L7废石比(m/kt)、L8灵活适应性、L9通风条件，如表1所示。

表1 开采方案指标

根据表1建立指标矩阵L，如下所示：

2.2 规范化指标矩阵

根据式(2)和式(3)建立规范化指标矩阵D，具体如下：

2.3 良点和恶点计算

按照式(4)～式(6)可以计算得出良点Y+和恶点Y-分别为:

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 各方案密切值计算

各个开采方案的密切值为：E1=0.400，E2=0.134，E3=0.029，E4=1.185。因此可得知各供选开采方案的密切值排列顺序为：E3

3 结 论

优选采矿方法的过程需要考虑很多不同因素的影响，运用OV法进行优选，其计算方法和过程通俗易懂，为一个比较新颖的数学方法，该法能够全面而且精确地将不同的开采方案的技术经济指标综合分析，充分酌量了不同因素之间相互产生的影响，增强了决策结果的科学性和准确程度。经过OV法对某铁矿采矿方法的研究，最终确定点柱式上向分层充填法为最佳开采方案，该方法可为其他矿山优选采矿方法提供参考。

[1]肖木恩.模糊数学在采矿方法中选择的应用[J].矿业研究与开发，2003(01):15￣17.

[2]杨 宁，尹贤刚，肖木恩，等.AHP-Fuzzy在采矿方法优选中的研究及应用[J].矿业研究与开发，2016,36(10):27￣30.

[3]杨 宁，尹贤刚，肖木恩，等.GRA在采矿方法优选中的研究及应用[J].矿业研究与开发，2017，37(1)：11￣14.

[4]周科平.采场结构参数的遗传优化[J].矿业研究与开发，2000，20(3)：7￣10.

[5]赵国彦,黄治成,刘 高,等.中深孔爆破效果AHP-模糊综合评价方法[J].矿业研究与开发，2010，30(2):106￣108.

[6]张钦礼，陈秋松，胡 威，等.驻留矿体最佳开采方案研究[J].广西大学学报(自然科学版)，2013，38(5)：1216￣1222.

[7]邓 建.多目标鞠策密切值法在采矿方法有选中的应用[J].黄金，1996,17(9)：26￣29.

[8]王登瀛.多目标决策方案优选的密切值法[J].系统工程,1989,(1).

[9]李孜军.密切值法在采矿方法优选中的应用[J].冶金矿山设计与建设,1998,(2):7￣10.(收稿日期：2017￣06￣30)

杨 宁(1992-)，男，宁夏中卫人，研究生，从事采矿工程技术研究，Email:34040682@qq.com。