基于模糊数学与层次分析法的铁矿采矿研究

2019-11-08 06:01:33 粘接 2019年9期

刘妍妮

摘要:矿产对于我国发展以及建设十分重要,但是因为我国正处于高速发展阶段,所以对矿产的需求量大幅度上升,此时为了满足现代矿产需求,就必须对采矿方法进行改善。传统矿山采矿方法为经验类比法,即根据历史资料来找到矿床,再根据矿床来进行采矿,该方法在现代矿产量有限的条件下,其准确率、效率都不满足实际需求,因此文章将结合模糊数学、层次分析法,围绕铁矿分析采矿新方法。

关键词:模糊数学;层次分析法;铁矿采矿

中图分类号:TD853.3 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2019)09-0026-04

采用新方法采矿在本文研究中,首先根据模糊数学的特点来建立才可模型,其次结合层次分析法得到正确的采矿方法,这一过程当中介于模糊数学、层次分析法的客观性,可以确保最终结果具有较高科学性与可靠性,相比于传统经验类比法,说明文章方法有效,且能够改善传统经验类比法的缺陷,例如主观偏见、较大误差等。

1实例概况

因在不同的采矿环境当中,采矿方法会出现差异,所以无法一概而论,为此,文章将结合实例来进行分析。某实例矿山的矿体结构分为直属顶板、矿区主体、直属底板,其中直属顶板有船山组、下二叠统栖霞组可溶岩组成,且为结合顶板地质表现数据,说明该区域为整个区域内的主要含水层,针对顶板的地质结构来看,其自上而下由大理岩、泥质灰岩等岩体组成,特征上具有岩溶发育明显、富水性强、厚度较大的特点;矿区主体上,其主要呈现出层次明显的特点,走向为NE,根据实例测量得知,该矿区主体的长度约为3000m、矿体倾角为40°-70°、倾斜方向为NW,且有延伸表现、均值厚度为22m、垂直高度为720m;直属底板上,其主要由砂岩、辉绿岩组成,整体结构表现出岩性致密、坚硬的特点,说明底板稳固性良好,可以进行铁矿开采。

2模糊数学概述与采矿方法模型建立

集合论是模糊数学成立的根本,其对于模糊数学而言十分重要,因为在集合论条件下能够将数学的抽象能力扩大,使其触及人类对某些事物认识的过程深处。那么在模糊数学条件下,需要采用集合的方法来表面概念的含义,再对照概念当中包含的集合关系,利用计算方法来进行判断、推理。这种数学方法的应用,在某种角度上可以给选择人提供强有力的数据支撑。铁矿开采是一项十分复杂的工作,其涉及到地质特征、地质变化、矿产走向、矿产深度、安全条件、施工难易度等等,根据这些信息,矿业单位必须对采矿方法进行选择,如果方法错误,会导致采矿效率地下、环境危险性提高等等问题,所以需要采用模糊数学发来进行选择。

在本质上模糊数学是一种计算具有随机性,但随机范围有限目标的方法,在采矿当中,因为地质环境中的变数很多,所以符合这一特征,说明模糊数学可以被应用。在应用当中,首先根据模糊数学的相似优先比的理论要求,先建立评价指标体系,得到采矿方法选择的逻辑规则,之后根据规则,对各指标进行数值设定,此时就得到了相应的数学模型。

3层次分析法影响因素权重确认

3.1比较标度确认

在常规条件下,先引入层次分析法的比较标准,具体如表1所示。

对表1内容进行说明:如果最终结果为偶数,则代表结果位于两个相邻因素中间。

3.2比较矩阵确认

根据表1内容,依照定义得到比较矩阵A,A的表达式如公式(1)所示。

4模糊综合评判

在模糊数学基础上,借助模糊原理对系统涉及因素、方案的集成以及矩阵、权重分配向量进行判断,判断分为4个步骤,即因素集u和方案集A建立、评价集建立、隶属矩阵R、综合评价指标体系设立。

4.1因素集U和方案集A建立

因素集u的表达式见公式(7)、方案集的表达式见公式(8)。

4.3隶属矩阵R

在隶属矩阵R建立当中,必须先确认条件中是否存在定量指标与非定量指标,但在本文分析背景下,这两个指标同时存在,那么就需要采用不同的方法来对此进行确认。针对定量指标,本文采用隶属函数来确定其隶属度;针对非定量指标,本文采用二元对比定权法来进行确认。

在定量指标隶属度确认当中,首先针对n个方案的m个指标构建得到特征值矩阵,特征值矩阵表达式见公式(11),式中i=1,2….,m;i=1,2….n。根据结果可以得到收益指标与消耗指标的数值,收益指标越高则说明目标可靠性越好。

根据公式(12)进行对比得到各指标的模糊语气算子,最终对照表2语气算子与定量标度相对隶属度关系,得到非定量指标的隶属度。

4.4综合评价指标体系设立

综合评价指标体系如表3所示。

在上述三个步骤基础上,通过模糊数学原理来进行综合评价。首先结合实例条件,针对其不同的采矿方法进行对比,根据各方法的表现来得到最优方法。实例当中主要采用的方法有:对于实例铁矿矿体在技术上可行的采矿方法有分段凿岩阶段空场法、分段凿岩分段出矿空场法以及无底柱分段崩落采矿法。此外,综合指标体系设立结果见表3。

5确定隶属矩阵

通过上述分析得到了综合评价方法,那么下文将结合实例,采用相同方法来进行评价。结合上述表3综合指标体系内容,针对实例三个方法来决定各方法的隶属度,具体方法分为两个步骤,内容如下。

5.1步骤一

设指标体系当中存在9个定量指标,那么这9个指标的集成表达式见公式(13)。

结合公式(12)对三个方法的表现进行评价,并选出其中最优方法。首先对照公式(12)确认方案集A的综合评判向量,表达式如公式(15)。

公式(15):B=WR=(0.95660.76740.8765)

結果显示:分段凿岩阶段空场法的最优表现为95.66%;分段凿岩分段出矿空场法的最优表现为76.74%;无底柱分段崩落采矿法的最优表现为87.65%,由此说明采用分段凿岩阶段空场法是实例矿山铁矿开采的最优方法。

6结语

文章主要对基于模糊数学与层次分析法的铁矿采矿进行了分析,分析围绕模糊数学、层次分析法,分为5个部分展开相关工作,通过文章分析得出的结论:因不同矿产采矿条件不同,所以不能一概而论,需要结合实际条件来展开分析;采矿方法对于采矿工作的质量以及安全性具有较大影响,所以有必要对方法进行选择;模糊数学是一种计算具有随机性,但随机范围有限目标的方法,在采矿当中具有较高的应用价值;结合层次分析法得到最大特征根;针对最大特征根,结合模糊数学综合评价指标体系确认评价方法;采用上述方法对实例进行评价,确认分段凿岩阶段空场法是实例矿山铁矿开采的最优方法。