模糊数学在井工开采中的应用

2021-12-05张忠东

世界有色金属 2021年5期

张忠东

（福建龙岩市环闽投资有限公司，福建龙岩 364000）

传统教学在解决问题时会面临许多的阻碍，受到的局限性也比较大。因此。为了规避这些问题的产生，必须合理应用模糊概念。在实际应用过程中，模拟数学和模糊逻辑，能够使各种模糊问题得到有效的处理。在计算机领域应用，模糊数学方式可以使模式识别能力得到显著的提升，对人类神经系统结构进行全面的模拟。在工业控制中，利用模糊数学原理可以将空调合理控制好，全面优化办公环境。基于模糊数学的一系列优势，目前其已经在众多领域中有所应用，特别是井工开采领域更是得到了广泛的应用，发挥了重要的作用和价值。

1 模糊数学研究

1.1 模糊数学概述

目前，模糊概念已经贯穿于人们的日常生活中。例如，大与小、轻与重等都属于模糊概念的主要组成[1]。在科学技术不断发展的背景下，越来越多的学者开始研究模糊概念相关问题，为了分析定量，必须合理利用模糊数学这一工具。模糊数学这一学科具有一定的创新性，依托经典数学等逐渐发展而来。统计数学可以进一步扩大数学的应用范围，而模糊数学则是将数学延伸到了模糊领域，无论是精确现象还是模糊现象都包含在其中。在各科学领域中，确定性和不确定性是各种量的主要类型。而不确定性问题又可以进一步划分，模糊数学可以对不确定性和模糊性量的变化规律进行深入的研究。

1.2 模糊数学产生

集合论有效促进了现代数学的发展。集合论最为主要的意义就是改变人们的意识，用集合的方式将概念描述出来，用集合的关系和运算表达推理，从而在数学框架中合理融入现实的理论系统[2]。不可否认，在描述自然界的客观现象时数学发挥了重要的作用，所起到的效果也比较显著。但是，与随机现象一样，大量的模糊想象普遍存在于人们的日常生活中，如多云、小雨等都属于非常典型的代表。在外延现象上可以限制人的表现力，其要求必须明确元素对集合的隶属关系，不能处于模糊不清的状态，因而外延不分明的概念也无法通过经典集合来表现。

在现代科技不断发展的背景下，人们需要面临更加复杂的系统，伴随着复杂性出现了模糊性；此外，受到人文、社会学科的影响，也进一步巩固了模糊性教学处理问题的地位；更为关键的是，计算机科学、系统科学的发展速度不断提升，对计算机也提出了更加严格的要求。凡此种种，让人们对模糊性更加关注和重视，必须采取合理的途径将客观现象处理好。

“隶属函数”最早在美国控制论专家的论文中出现，使经典集合论中的绝对关系被彻底突破。这一工作的落实，诞生了模糊数学这一重要的数学分支[3]。

2 模糊数学在井工开采中的应用

2.1 采动影响下建筑物损害程度的模糊聚类分析

从具体实践中可以明确看出，很多种因素都会影响建筑物损害程度，这些因素并不能完全确定，有些因素相对比较模糊[4]。这些因素的存在，必须依赖于模糊性深入研究建筑物损害程度，且已经广泛应用于许多的领域。同时，也逐渐应用于采矿工程领域。该方法在具体应用过程中具有极强的便利性和实用性。因此，为了对建筑物破坏等级有明确的了解，必须通过模糊聚类来分析，为井工开采工作的顺利进行提供准确的依据。

2.2 采空区灾害危险度的模糊综合评价

在矿山比较常见的灾害就是采空区灾害，其一旦发生将造成难以预计的损失。如果长时间存在采空区，将会对矿山安全生产造成威胁，难以保证井下生产设备及井下工人的安全性[5]。

由于不同事故地点所发生的事故情况难以保证相同，其所产生的后果也会有明显的差异性。在发生事故之前由专门的人员科学预测事故可能造成的损失，使安全管理部门可以对事故产生的危险后果有明确的了解，决定预防措施的资金投入力度，使这种危险性可以降到最低。在评价采空区灾害时会面临一定的困难性，比如无法明确采空区灾害发生的主要因素；采空区灾害发生要素具有一定的地域性和危险性，不仅会损害对象，且会造成经济方面的损失，不利于环境保护。因此，需要合理运用模糊数学评价方法，对采空区灾害发生影响因素进行分析，建立稳定的理论评价模型，对采空区的危险度进行针对性的预测。

2.3 采矿方案的模糊优选

很多种因素都会影响采矿方案选择，且这些因素并不能明确，具有模糊性和随机性的特征[6]。传统的采矿方案无法将实际情况准确的反映出来。模糊数学优选法可以合理转化采矿过程中的不同因素，结合各采矿方案的技术致病，对不同方案的评价指标进行科学分析，确保合理选择科学的方案，作出客观性的评价。应用模糊法可以准确分析各采矿方案的技术经济指标，不仅可以将随机性体现处理来，其对模糊性也进行了全面地考虑，可靠性极强，与工程实际需要非常符合。

2.4 模糊综合评价法在矿山地质灾害分析中的应用

通过开采可以更好地利用资源，但会明显的破坏矿区周围的环境，且这种影响波及面广，影响因子多。以某地区为例，该地区具有非常丰富的矿产资源，采矿时间较长，但生态环境背景不够强大，特别是在经济不断发展的基础上，资源开发直接增加了环境保护的压力，矿山开采面临多种问题；没有合理堆放废渣，引发了泥石流等自然灾害。为此，必须科学评价矿山开发过程中的地质灾害危险性，特别是定量评价更是具有非常重要的意义。以矿山开发特点为依据，在评价矿山地质灾害危险性的过程中，需要将矿山地质灾害危险性评价因素集准确把握好，然后以此确定该评价因子，进而合理应用模糊综合评判的方法量化研究矿山开发地质灾害危险性。

2.5 模糊综合评判法在矿井通风系统安全评价中的应用

矿井中比较关键的部分就是矿井通风系统，可以对工人生命安全进行全面的保护，使工人工作效率得到显著的提升。因此，必须做好矿井通风系统的安全预警。矿井通风系统由多个部分共同组成。其主要任务就是将新鲜的空气提供给各个用风系统，整个过程具有极强的经济性，为井下工作人员的生存提供保证，并在井下发生灾变时使风向和风量发生改变，避免进一步扩大灾害。安全评价在辨别危险时会运用系统、科学的方法，准确的预测和分析系统的安全性，采取合理的措施控制危险源并将其处理好。因此，运用模糊评判的数学原理可以准确的评价通风系统观，提出矿井通风系统模糊处理模型，并深入研究不同因素的隶属函数。该方法可以对评价过程和评价因素的模糊性概念进行准确地反映。