淺談基于模糊數(shù)學理論的采礦方法選擇

　　近代數(shù)學及計算機技術的發(fā)展是發(fā)展當代科學技術的理論基礎，以下是小編搜集整理的一篇探究模糊數(shù)學理論采礦方法選擇的論文范文，供大家閱讀參考。

　　摘要：礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，是生產(chǎn)力構(gòu)成的主要因素之一。傳統(tǒng)的采礦方法難以適應復雜多變的地質(zhì)條件以及難以準確預測和定量描述其他因素。隨著近代數(shù)學及計算機技術的發(fā)展，運用模糊數(shù)學理論來優(yōu)選采礦方法，具有一定的科學性和現(xiàn)實意義。

　　關鍵詞：模糊數(shù)學;采礦方法;選擇

　　礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，是國家經(jīng)濟起飛的首要條件及經(jīng)濟實力的重要標志，是生產(chǎn)力構(gòu)成的主要因素之一。采礦方法的選擇對安全生產(chǎn)、提高礦石產(chǎn)量、降低礦石損失率和貧化率、提高勞動生產(chǎn)率和降低成本等具有重要影響，關系到礦山的效益甚至礦山的生存和發(fā)展。采礦方法的選擇又是一項復雜的系統(tǒng)工程，礦床地質(zhì)條件和礦體賦存條件與采礦方法之間是一個復雜的非線性關系。傳統(tǒng)的采礦方法難以適應復雜多變的地質(zhì)條件以及難以準確預測和定量描述其他因素，基于此本文提出了用模糊數(shù)學理論來優(yōu)選采礦方法。選出的采礦方法在一定程度上能夠克服主觀性和隨意性，具有良好的科學性，并能為礦山企業(yè)選擇采礦方法提供可靠的理論依據(jù)。

　　1傳統(tǒng)的采礦方法選擇技術

　　傳統(tǒng)的采礦方法選擇主要分為三步，首先根據(jù)礦床地質(zhì)特征和采礦技術條件初選可行方案，然后進行技術積極分析，若比較的方案之間差異不明顯，需要進行細致的綜合分析選出最優(yōu)的采礦方法。該方法依靠人的經(jīng)驗，主觀隨意性較大，結(jié)果比較主觀、片面，缺乏科學性。因此，需要綜合采礦領域多位專家的經(jīng)驗，并運用科學理論將經(jīng)驗決策上升到科學化的決策水平，實現(xiàn)采礦方法的優(yōu)化選擇。

　　2現(xiàn)代采礦方法

　　2.1基于數(shù)學及計算機技術的采礦方法

　　近代數(shù)學及計算機技術的發(fā)展是發(fā)展當代科學技術的理論基礎，采礦方法的選擇只有運用了近代數(shù)學及計算機技術才能上升到科學的高度。近年來，很多專家學者對此進行了深入研究并提出了運用模糊數(shù)學選擇采礦方法，運用灰色關聯(lián)分析選擇采礦方法，運用灰色局勢決策選擇采礦方法，運用多目標決策選擇采礦方法，運用價值工程選擇采礦方法以及運用人工智能選擇采礦方法等。

　　灰色理論選擇采礦方法包括灰色關聯(lián)分析和灰色局勢決策，該方法可以克服采礦知識的不完全性和非確知性，但是沒考慮到方案中各目標、各因素的相對重要程度，不符合實際情況;多目標決策選擇采礦方法各目標權重的確定具有一定的人為因素。權重確定的正確與否直接決定著決策結(jié)果是否合理。因而，此法得出的結(jié)果可能會與實際情況不符;運用價值工程，主要考慮的是經(jīng)濟技術指標，選擇的采礦方法不能很好的適應礦床地質(zhì)開采技條件。人工智能主要采用專家系統(tǒng)，但是專家系統(tǒng)仍存在著知識獲取的"瓶頸"，知識"窄臺階"，推理能力弱，智能水平低，系統(tǒng)次少，適用性差等問題。

　　模糊數(shù)學法：運用模糊數(shù)學選擇采礦方法沒有明確遵循的選擇準則，主要選擇依據(jù)是各種地質(zhì)技術條件。首先，初選一些采礦方法，確定這些采礦方法所要求的地質(zhì)技術條件;然后，列出擬選址采礦方法的礦山的地質(zhì)技術條件，計算并確定它們與初選采礦方法所要求的地質(zhì)技術條件之間的模糊相似程度，選擇出條件最近似的采礦方法。

　　模糊數(shù)學還可以用來預測采礦方法將取得的技術經(jīng)濟指標。首先，列出本礦山的地質(zhì)技術條件，再收集一些采用同樣采礦方法的其他礦山的地質(zhì)技術條件，對它們進行模糊聚類。聚類時，與本礦山近似程度最高的礦山取得高權值，其余礦山按聚類近似程度排序依次取較低的權值;然后將各礦山用這種采礦方法取得的技術經(jīng)濟指標加權平均，得到本礦上采樣這種采礦方法可能取得的技術經(jīng)濟指標。

　　2.2 模糊數(shù)學選擇采礦方法的優(yōu)點

　　模糊數(shù)學中所指的模糊現(xiàn)象，是指某些客觀事物之間的差異，在中間過渡時所呈現(xiàn)的"不分明性"，這種客觀事物之間的"不分明性"在模糊數(shù)學上稱之為"模糊約束"或"模糊目標"。采礦過程中，影響采礦方法選擇的因素眾多，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、礦巖物理力學性質(zhì)、礦石價值、水文地質(zhì)條件、采礦過程中的安全和對地表的影響程度等都具有模糊性。反之，采礦方法不僅對地下資源的回收程度、投資大小、勞動生產(chǎn)率高低和礦石開采成本等主要技術經(jīng)濟指標有影響，而且還影響著工作安全、生產(chǎn)規(guī)模、礦石加工的經(jīng)濟效果。因此，采礦方法的選擇是一個典型的模糊決策問題。

　　采礦方法的選擇，主要采用技術經(jīng)濟評價法，在分析對比采礦方法技術經(jīng)濟指標時，只能按同類指標單一地評估其優(yōu)劣程度，而難以從定量的角度，分析和驗證各項指標對采礦方法產(chǎn)生的綜合影響。在采礦方法評價過程中，特別是當?shù)V體開采技術條件比較復雜，可供選擇的采礦方法在技術經(jīng)濟上優(yōu)劣不明顯時，選擇者因受知識水平、業(yè)務能力、經(jīng)驗豐富程度的影響所做出的決策，不可避免地帶有個人的主觀意念，甚至做出錯誤決策。由于采礦工程特殊復雜的客觀條件，采用技術經(jīng)濟評價法作為采礦方法選擇的最終手段，有其局限性，要達到全面、準確的擇優(yōu)效果是困難的。模糊數(shù)學原理，則提出了新的決策方法，為采礦方法的選擇提供了一種新的途徑。礦體處于復雜的構(gòu)造應力場中，其開采技術條件具有極大的模糊性、隨機性和未知性，因而，在進行采礦方法方案選擇時，也存在著諸多影響因素的模糊性和隨機性。在運用模糊數(shù)學對采礦方法進行優(yōu)選時，可以將采礦過程中的各種模糊或主觀因素轉(zhuǎn)化為數(shù)學形式，量化分析各方案的評價指標，使方案的評價和選擇更科學、合理、可靠。

　　3 優(yōu)選采礦方法

　　3.1優(yōu)化的采礦方法選擇步驟和方法

　　步驟和方法的優(yōu)化：運用數(shù)學模型和計算機技術對采礦方法選擇的步驟和方法進行優(yōu)化，見圖1。技術上可行的采礦方法方案用專家系統(tǒng)的計算機程序選出。優(yōu)劣難分的采礦方案用價值工程法、綜合評價系數(shù)法或模糊數(shù)學等數(shù)值法選出。對于優(yōu)劣難分的采礦方法方案的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)，以經(jīng)濟效益等作為優(yōu)化準則建立數(shù)學模型求解，求得最優(yōu)采礦方法。

　　圖1優(yōu)化的采礦方法選擇步驟和方法

　　3.2 優(yōu)選采礦方法使用范圍

　　運用近代數(shù)學和計算機技術的優(yōu)選采礦方法，使得選擇采礦方法的決策具有一定的科學性，但該類方法也有適用范圍，以下兩個方面就不適用數(shù)學優(yōu)選：

　　(1)特殊的礦床條件

　　巖金礦山主要是含金石英脈型礦床，且多數(shù)為薄與極薄礦體。此類礦床開采技術條件，一般礦巖較穩(wěn)固或穩(wěn)固，可供選擇的采礦方法單一，只有全面法或者削壁充填法，不適用數(shù)學優(yōu)選采礦方法。

　　(2)礦山生產(chǎn)條件

　　我國巖金礦山達數(shù)百座，但大多數(shù)為中小型礦山，其生產(chǎn)能力200t/d上下，且多數(shù)是薄或極薄礦脈，品位不高，資金有限，機械化程度低。此類礦山開采缺乏資金購置先進機械設備，無能力建立填充系統(tǒng)，技術力量和管理經(jīng)驗也相對不足，所以只適用常規(guī)采礦方法，并加以改進以提高生產(chǎn)能力，降低采礦損失率、貧化率指標，改善企業(yè)經(jīng)營狀況。

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