论文部分内容阅读
【摘 要】矿山的开采方法是一个典型的模糊决策过程，其中涉及较多的影响因素。本文通过层次分析法确定权向量，并提出了变权法进行开采方法选择。
【关键词】模糊；采矿方法；变权
引言
对于一些开采技术条件复杂的矿山，我们选择开采方法，采用通常的技术经济评价法时优劣程度显得并不明显，这些传统的开采方法就很难选择。模糊数学在我国的快速发展和普及，使得模糊综合评价方法在矿山开采中得到十分广泛的应用，模糊评价法较于技术经济评价法的判断更加全面和科学。本文通过模糊综合评价法和层次分析法来合理的选择采矿方法，并通过变权法使得采矿方案的选择更加完善合理。
1、模糊数学在优选采矿的应用和优势
1.1 模糊数学的简介
模糊数学如同大多数新学科一样，有着发展的客观必然性。最早提出了模糊现象的概念是控制论专家查德。查德认为应该采用模糊集合来表示模糊概念，并从量上来描述模糊现象，奠定了模糊现象的基本理论，让数学在模糊现象领域有着自己的一席之地，并广泛的应用到其他的实用领域。近年来综合评价优选采矿方法是采矿工作者把模糊数学运用于开采的一种尝试。相较于传统的开采方法，其显得更加全面、科学。它进行定性分析并采用定量计算，通过多种计算机方法，使得模糊综合评价法在煤矿开采中更加科学和现代。
1.2 模糊数学的优势
采矿方案的选择是一类典型的多目标决策问题，众所周知，影响采矿方案选择的因素很多[1]，如生产能力、地质条件、赋存状况、岩土物理力学性质、矿井价值等。这些影响因素往往是模糊的，在模糊数学领域被称为“模糊目标”或者“模糊约束”。合理地采矿方法也影响着开采安全、规模、开采的经济性、资源的投资回报、开采成本和劳动生产率等技术经济指标。所以说，煤矿开采方法选择是一个典型模糊决策问题。
模糊评价的优势主要为以下几点：
a、计算无量纲化。模糊数学在开采方法选择时对有量纲的技术经济指标进行无量纲化处理，无量纲化后，消除了因素指标不同带来的影响[2]。
b、赋予权重。在开采方法的选择时，会引入一些具有决定性的无法计量的因素，通过模糊数学可以对这些为无法计量的因素进行定量分析，弥补传统方法的不足。
c、计算机编程计算。模糊数学的计算采用了计算机编写语言程序，计算机的引入大大提高了计算速度与精度。
2、采矿方法选择的影响因素
合理地选择采矿方法，首先要保证工人在煤矿开采过程中安全生产，不能发生大规模的塌陷，要能够最大限度的利用资源，减少生产成本，提高生产效率和安全性。在确定开采方法的影响因素时，既要全面又要有所侧重，一般要根据矿井的价值，规模和赋存条件，选择合理地工艺流程，并从开采效率、开采成本、生产能力、方案的可行性进行评价， 在具体的综合评价分析过程中，应针对具体情况具体分析，对以上各影响因素有增减[3]。
3、层次分析法确定因素的权向量
在模糊综合评判中权重非传统意义的向量，而是有过滤、限制的作用，由此可以看出权向量在综合评判中的重要性。权向量的确定方法有多中，层次分析法，几何平均法等，由美国运筹学家T. L. Saaty提出的层次分析法是一种分析权向量很有效果的方法。对于开采过程中有很多的影响因素n，而又很难判断出这些影响因素所占的整体比例，所以采用两两比较法，用“同等重要”、“稍微重要”、“明显重要”、“十分重要”、“极其重要”等定性语言来评价各个因素间相对于总体而言的重要性程度，再将语言量化后，得出n个因素的权重[4]，如表1所示。
3.1 确定判断矩阵
在开采矿山过程中，把各种影响因素设为X={x1，x2，…，xn}的集，并请相关专家按表1所列出来各项的意义，对所有的因素作两两之间的对比，确定出判断矩阵A=（aij）nxn，其中aij=f（xi，xj），f（x，y）为相对于总体因素x比y的重要性函数。
3.2 求出权向量的一致性检验
利用根法求出已给定判断矩阵A=（aij）n×n的特征向量和第一特征值，并把特征向量转化为权向量。由于较多的影响因素，判断矩阵A=（aij）n×n各影响因素的重要性之间会出现不一致性现象。为了使得判断的结果更接近于实际的情况，我们引入了一致性检验。一致性比率CR=CI/RI为检验指标，我们可以通过其进行检验，其中CI=λ1－n/n－1被定义为判断矩阵的一致性指标，RI被定义为随机一致性指标，如表2。当CR＜0.1时，判断矩阵就被认为符合了一致性检验的要求，否则就需要重新调试矩阵，一直到完全符合一致性检验为止.
4、利用变权法确定各个评估向量的变权值
目前，模糊综合评判法评价开采方法时多采用的是常权法，也就是说在模糊综合评判法中认为各个因素的影响占整体的比例为常数。在实际的煤矿开采中，为了使整体的开采方案较为理想，就不能有个别因素的评价过低。所以，为了合理的反映出实际的工程情况需要把个别因素较低的指标值适当的提高。变权法就是指在模糊综合评价法中权重随着评估向量的变化而改变，能够明显的突出个别指标值过低的因素，可以更加全面的评估方案的选择。
5、模糊综合评判法
根据开采方案的权向量和变权值
（u（k）1，u（k）2，…，u（k）n），
w（k）=（w（k）1，w（k）2，w（k）n），k=1，2，…，l，
再利用模糊综合评判可得到变权值
u（k）=，k=1，2，… ，1
将{u（k）}按大小顺序排列，可得到各方案的排序。
6、结论
（1）本文提出了煤矿开采方法选择时，采用变权模糊法进行综合评判。可以解决传统评判法的不足，提高了评判的合理性和科学性。
（2）在确定权向量时采用了层次分析法，可以定量而又准确的进行分析。
【关键词】模糊；采矿方法；变权
引言
对于一些开采技术条件复杂的矿山，我们选择开采方法，采用通常的技术经济评价法时优劣程度显得并不明显，这些传统的开采方法就很难选择。模糊数学在我国的快速发展和普及，使得模糊综合评价方法在矿山开采中得到十分广泛的应用，模糊评价法较于技术经济评价法的判断更加全面和科学。本文通过模糊综合评价法和层次分析法来合理的选择采矿方法，并通过变权法使得采矿方案的选择更加完善合理。
1、模糊数学在优选采矿的应用和优势
1.1 模糊数学的简介
模糊数学如同大多数新学科一样，有着发展的客观必然性。最早提出了模糊现象的概念是控制论专家查德。查德认为应该采用模糊集合来表示模糊概念，并从量上来描述模糊现象，奠定了模糊现象的基本理论，让数学在模糊现象领域有着自己的一席之地，并广泛的应用到其他的实用领域。近年来综合评价优选采矿方法是采矿工作者把模糊数学运用于开采的一种尝试。相较于传统的开采方法，其显得更加全面、科学。它进行定性分析并采用定量计算，通过多种计算机方法，使得模糊综合评价法在煤矿开采中更加科学和现代。
1.2 模糊数学的优势
采矿方案的选择是一类典型的多目标决策问题，众所周知，影响采矿方案选择的因素很多[1]，如生产能力、地质条件、赋存状况、岩土物理力学性质、矿井价值等。这些影响因素往往是模糊的，在模糊数学领域被称为“模糊目标”或者“模糊约束”。合理地采矿方法也影响着开采安全、规模、开采的经济性、资源的投资回报、开采成本和劳动生产率等技术经济指标。所以说，煤矿开采方法选择是一个典型模糊决策问题。
模糊评价的优势主要为以下几点：
a、计算无量纲化。模糊数学在开采方法选择时对有量纲的技术经济指标进行无量纲化处理，无量纲化后，消除了因素指标不同带来的影响[2]。
b、赋予权重。在开采方法的选择时，会引入一些具有决定性的无法计量的因素，通过模糊数学可以对这些为无法计量的因素进行定量分析，弥补传统方法的不足。
c、计算机编程计算。模糊数学的计算采用了计算机编写语言程序，计算机的引入大大提高了计算速度与精度。
2、采矿方法选择的影响因素
合理地选择采矿方法，首先要保证工人在煤矿开采过程中安全生产，不能发生大规模的塌陷，要能够最大限度的利用资源，减少生产成本，提高生产效率和安全性。在确定开采方法的影响因素时，既要全面又要有所侧重，一般要根据矿井的价值，规模和赋存条件，选择合理地工艺流程，并从开采效率、开采成本、生产能力、方案的可行性进行评价， 在具体的综合评价分析过程中，应针对具体情况具体分析，对以上各影响因素有增减[3]。
3、层次分析法确定因素的权向量
在模糊综合评判中权重非传统意义的向量，而是有过滤、限制的作用，由此可以看出权向量在综合评判中的重要性。权向量的确定方法有多中，层次分析法，几何平均法等，由美国运筹学家T. L. Saaty提出的层次分析法是一种分析权向量很有效果的方法。对于开采过程中有很多的影响因素n，而又很难判断出这些影响因素所占的整体比例，所以采用两两比较法，用“同等重要”、“稍微重要”、“明显重要”、“十分重要”、“极其重要”等定性语言来评价各个因素间相对于总体而言的重要性程度，再将语言量化后，得出n个因素的权重[4]，如表1所示。
3.1 确定判断矩阵
在开采矿山过程中，把各种影响因素设为X={x1，x2，…，xn}的集，并请相关专家按表1所列出来各项的意义，对所有的因素作两两之间的对比，确定出判断矩阵A=（aij）nxn，其中aij=f（xi，xj），f（x，y）为相对于总体因素x比y的重要性函数。
3.2 求出权向量的一致性检验
利用根法求出已给定判断矩阵A=（aij）n×n的特征向量和第一特征值，并把特征向量转化为权向量。由于较多的影响因素，判断矩阵A=（aij）n×n各影响因素的重要性之间会出现不一致性现象。为了使得判断的结果更接近于实际的情况，我们引入了一致性检验。一致性比率CR=CI/RI为检验指标，我们可以通过其进行检验，其中CI=λ1－n/n－1被定义为判断矩阵的一致性指标，RI被定义为随机一致性指标，如表2。当CR＜0.1时，判断矩阵就被认为符合了一致性检验的要求，否则就需要重新调试矩阵，一直到完全符合一致性检验为止.
4、利用变权法确定各个评估向量的变权值
目前，模糊综合评判法评价开采方法时多采用的是常权法，也就是说在模糊综合评判法中认为各个因素的影响占整体的比例为常数。在实际的煤矿开采中，为了使整体的开采方案较为理想，就不能有个别因素的评价过低。所以，为了合理的反映出实际的工程情况需要把个别因素较低的指标值适当的提高。变权法就是指在模糊综合评价法中权重随着评估向量的变化而改变，能够明显的突出个别指标值过低的因素，可以更加全面的评估方案的选择。
5、模糊综合评判法
根据开采方案的权向量和变权值
（u（k）1，u（k）2，…，u（k）n），
w（k）=（w（k）1，w（k）2，w（k）n），k=1，2，…，l，
再利用模糊综合评判可得到变权值
u（k）=，k=1，2，… ，1
将{u（k）}按大小顺序排列，可得到各方案的排序。
6、结论
（1）本文提出了煤矿开采方法选择时，采用变权模糊法进行综合评判。可以解决传统评判法的不足，提高了评判的合理性和科学性。
（2）在确定权向量时采用了层次分析法，可以定量而又准确的进行分析。