基于模糊综合评判的露天矿开采技术条件分析评价

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1、精品论文推荐基于模糊综合评判的露天矿开采技术条件分析评价刘光伟 1，姜健 21 辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新 (123000)2 平庄煤业（集团）有限公司西露天煤矿，内蒙古赤峰 (024076)E-mail：saga922摘要：本文基于模糊综合评判的原理，分析了开采技术条件评价指标，利用专家评分法确 定了各个指标的隶属度，用层次分析法(AHP)确定了各指标的权重系数，构造了 Fuzzy 综合 评判矩阵，建立了开采技术条件的模糊综合评判模型。最后以霍林河露天矿为例给出其评估 的一级评判模型和二级评判模型并对计算结果进行了分析。 关键词：综合评判；模糊数学；开采技术条件；层次分析法

2、中图分类号：TD8041引言综合评判是指对多属性体系结构描述的复杂对象或系统认真收集有关信息，客观评价其 整体运行状态的过程1。矿区的开采技术条件是如何选择开采工艺、以及工艺改造的基础。 由于技术经济评价的缺点以及露天采矿问题所表现出来的模糊特性，本文将模糊数学的知识 用于露天矿开采技术条件的评价之中。2矿区的开采技术条件分析我们评价开采技术条件时，各个因素的权重当采用层次分析法。本文直接引用基于专家 的层次分析法而确定的权重2。这些条件(因素)存在因素与子因素之分，同时又由于这些开 采技术条件涉及定量与定性的指标，因此本文采用二级模糊综合评判对开采技术条件进行评 价。2.1 评价指标体系的建

3、立与分类在对开采技术条件评价指标总体分析的基础上，将露天矿开采技术评价指标体系 拟分 为五个因素子集 1 、 2 、 3 、 4 、 5 ，即 = 1、 2、 3、 4、 5 =水文地质条件，工程地质条件，气候条件，运排条件，地形条件其中， 1 又有 3 个因素， 2 有 3 个因素， 3 有 4 个因素， 4 只有 1 个因素， 5 有 2个因素： 1 = 11 ， 12 ， 13 =地表排水性，地表水与地下水体关系，单位涌水量 2 = 21 ， 22 ， 23 =边坡岩体构成情况，物料硬度均匀性，岩石硬度 3 = 31 ， 32 ， 33 ， 34 =平均冻结日数，最大冻深，平均降水量，风

4、强度 5 = 51 ， 52 =地貌特征，地表高程变异程度2.2 建立权重集建立权重集，既要考虑各类评价因素的权重，又要考虑每一类评价因素中各个因素的权 重。-5-评价因素 类权重： 据相关专 家的传统 经验直接 给出因素 类权重如 下： A = a1 / 1 + a2 / 2 + a3 / 3 + a4 / 4 + a5 / 5评价子因素的权重： Ai = ai1 / i1 + ai 2 / i 2 + ai 3 / i 3A5 = a51 / 51 + a52 / 52(1)i=1,2,3(2) (3)2.3 建立备择集矿区开采技术条件的评判的备择集采用优、良、中、差、劣，并且对各等级赋予

5、相应的 分值，即优、良、中、差、劣对应分值分别为 90，80，70，60，50。这样备择集为：V = v1 , v2 , v3 , v4 , v5 =优，良，中，差，劣=90，80，70，60，50。2.4 一级综合模糊评判所谓一级模糊评判，就是对五大类因素的子因素进行综合评判3。一级模糊评判的关键 是确定五个一级模糊评判矩阵尺 R1、R2、R3、R4、R5 ，其中： ri11ri12ri13ri14ri15 R = r rrrri i 21ri 31i 22ri 32i 23ri 33i 24ri 34i 25 ri 35 i=1，2，3，4，5(4)矩阵中各系数表示对开采技术条件进行评价时

6、，评判结果对优、良、中、差和劣的隶属 度。如 r111 表示开采技术条件按照评价指标地表排水性来进行评判时，评判结果对优的隶属度。这里隶属度的确定是由专家的评判结果确定的。例如，专家对开采技术条件的水文地质指标进行评判，假使共有 10 个专家进行评判，其中认为水文地质为优、良、中、差和劣的 人数分别为 3，4，2，1 和 0，那么水文地质条件对优、良、中、差和劣的隶属度就分别为0.3 ，0.4 ，0.2 ，0.1，0。当得到模糊评判矩阵以后，就可以分别对 5 大类指标进行综合评判，得到评判集B1、B2、B3、B4 和B5 。2.5 二级综合评判Bi = Ai Rii=1,2,3,4,5(5)一

7、级评判仅是对每一大类评价指标中的子指标进行评判。模糊评判还需要考虑五大类指 标的综合影响，这就需要再进行一次评判，即二级模糊综合评判4。此时的单因素评判矩阵应为由一级评判结果 B 构成的矩阵 R。 B1 A1 R1 B A R 2 22 R = B3 = A3 R3 B4 B5 A4 R4 A5 R5 (6)于是，考虑五大类指标的权重 A ，得到二级模糊评判结果 D 为 A1 R1 A2 R2 D = A R = A A3 R3 = (d1 , d 2 , d 3 , d 4 , d 5 ) A4 R4 A5 R5 (7)这里， d k 表示评判结果对备择集中第 k 个元素的隶属度。经过前面几

8、步之后，得到了 评判结果指标 dl ,d2 ,d3 ,d4 ,d5。3. 工程实例研究针对霍林河露天矿区的开采技术条件5，结合矿区的地形、地貌、水文、气象以及煤田地质情况，结合有关专家意见，我们分别得到 R1 , R2 , R3 , R5 。 01R = 00.10.92R = 0.80.20.20.80.10.20.80.70.100000.10000000 0 0= 00.300.10.600.70.10.30.2000.71R30.4 00.500.10.000 0.95R = 0.10.10.80.60.1 0 000.3 0由此我们可以得到一级模糊评判级 B1、B2、B3、B4 和B

9、5 。B1 = A1 R1 = (b11 , b12 , b13 , b14 , b15 ) = (0.031,0.386,0.555,0.028,0)B2 = A2 R2 = (b21 , b22 , b23 , b24 , b25 ) = (0.25,0.252,0.427,0.071,0)B3 = A3 R3 = (b31 , b32 , b33 , b34 , b35 ) = (0.115,0.177,0.257,0.232,0.219)B4 = (0.521,0.479,0,0,0)B5 = A5 R5 = (b51 , b52 , b53 , b54 , b55 ) = (0.1,

10、0.697,0.202,0,0)由此二级模糊评判矩阵 R 为：0.031 0.250.3860.5550.02800.2520.4270.0710R = 0.1150.1770.2570.2320.2190.5210.4790000.6970.20200 则二级模糊评判结果为：D = A R = (d1 , d 2 , d 3 , d 4 , d 5 ) = (0.292,0.426,0.195,0.039,0.024)如采用最大隶属度原则，则霍林河矿区的开采技术条件的最后评价为良。将评价结果加以分值化，则霍林河矿区的开采技术条件的评价得分为：C = 90 d1 + 80 d 2 + 70 d

11、 3 + 60 d 4 + 50 d 54总结= 77.55本文中提出的评价方法，在对开采技术条件有着充分分析的基础上，结合有关专家和采 矿工作人员的知识和现场的经验，对开采技术因素给出较合理的权重的情况下，运用二级模 糊综合评判对开采技术条件进行评价。这种方法是可以在工艺选择的初期，或是在工艺改造 和对比的分析中，作为一种可以尝试的方法来加以进一步的研究。参考文献1 李继,宋子岭.基于非结构模糊优选理论的露天开采工艺评价建模J.露天开采技术,2006 年,6 期,21-22. 2 姜伟,陶凤,高磊等. 装备维修质量的模糊综合评判模型J.火力与指挥控制,2007 年,10 期,102-105.

12、3 杨伦标.模糊数学原理及其应用M.广州;华南理工大学出版社,1995 年. 4 陈守烃.工程模糊集理论与应用M.北京:国防工业出版社.1998 年.5 马洪伟.霍林河南露天煤矿剥离系统应用半连续工艺的可行性研究D.辽宁工程技术大学.2004 年.Evaluation of the open-pit mining technology condition analysis based on fuzzy comprehensive judgmentLiu Guangwei1，Jiang Jian21. College of Resource and Environment Engineering

13、，Liaoning Technical University，Fxuxin，Liaoning (123000)2. Pingzhuang Coal Group Ltd.Co，Chifeng，Neimenggu (024076)AbstractBasing on the fuzzy comprehensive evaluation principle, this paper analyzes evaluating indicators of the mining technology condition, determines membership grades of the indicator

14、s using the expertpoint system and the weight coefficients of the indicators using the method of AHP, constructs the fuzzy comprehensive evaluation matrix and creates the fuzzy comprehensive evaluation model ofmining technology condition. Finally, taking HuLinhe Surface Mine for an example is analyzed, andthe primary and the secondary valuation models for it are presented, and the evaluation results are analyzed.Keywords：comprehensive judgment；Fuzzy math；mining technology condition；AHP作者简介：刘光伟，男，1981 年生，博士研究生，主要研究方向为数字矿山、露天开采和采矿 CAD 等； 姜箭，男，1981 年生，工程师，主要研究方向露天开采技术理论。