趙賀永（文山學院化學與工程學院，云南文山663000）

深孔采礦的層次分析法評價和優(yōu)選

趙賀永
（文山學院化學與工程學院，云南文山663000）

某銅礦二期（-550m）主要以小分段空場法開采，但礦石損失率高.通過對485中段4-8盤區(qū)的深孔采礦方法的試驗，采用層次權重分析方法計算，得出向下深孔采礦方法層次權重為0.642 1，證明此種采礦方法是可行的.

向上中深孔；向下深孔；層次權重

Zhao HY.Analytic Hierarchy Process Assessmentand Optimization ofDeep-HoleMiningMethod[J].Journal of Yibin University,2015,15（6）：17-19.

某銅礦地理位置東經101°39′，北緯24°06′，海拔標高600～1 850m，相對高差1 250m，屬侵蝕剝蝕山地地形，地勢陡峻，河谷發(fā)育.礦區(qū)設計采用分期建設方案，一期開采550m以上的礦體，二期開采550m水平以下.主要采用小分段空場法開采，此種工藝存在資源回采率低遙的問題.為保證采空區(qū)安全，礦體間要留14m厚度的礦柱，資源損失率較大.目前正在推廣大直徑深孔側向崩礦技術，多層礦體合采，開采厚度可達60～70m.沿走向長50～100m，礦房傾斜方向寬40～50m，礦柱寬5～8m[1].

1　層次權重決策分析（AHP）

層次權重決策分析法（AHP）[2-3]是由美國運籌學家Saaty于1973年針對企業(yè)管理中復雜問題的關系如何用定量分析而提出來的，由定性和定量分析相結合的方法，在社會的眾多領域得到推廣.

1.1建立層次結構圖

層次結構圖（圖1）即層次分析結構模型，由3個層次組成，分別為目標層、準則層、方案層.目標層位于最上層.準則層根據影響因素的復雜程度分為一個或多個層次.層次分析結構模型既反映了評價目標與各因子的關系，也反映了各因子之間的相互關系.層次的正確劃分和各因素間關系的正確描述，不但是層次分析法的基礎，而且還是層次分析法的關鍵.

圖1　層次結構圖

1.2判斷矩陣

在層次分析法中，上下層之間元素的隸屬關系即被確定.根據人們對各元素之間相對權重的認識不同，通過兩兩比較的標度和判斷原理，給出判斷矩陣的元素值，判斷矩陣采用1-9比率標度方法[3]進行，見表1.

表1　判斷矩陣標度及其含義

根據表1，對每個元素進行兩兩比較即可得如下形式的判斷矩陣：

1.3層次分析的計算

對判斷矩陣A求解特征值，由公式A·w=λmax·w求解，其中λmax為判斷矩陣的最大特征值，w為λmax對應的特征向量（權重）.

1.4層次單排序及其一致性檢驗

一致性指標CI由公式為：

式中λmax為判斷矩陣的最大特征值，n為判斷矩陣的階數.

一致性比例CR的計算由公式為：

其中：CR指隨機一致性比率，CI為判斷矩陣的一致性指標，RI為平均隨機一致性指標，其值可由表2得到.

表2　階數與平均隨機一致性指標RI值

當CR＜0.1時，表示判斷矩陣具有可接受的一致性，權系數分配合理；否則不可接受.

1.5層次總排序的一致性檢驗

在實際問題當中，評價模型大多數都是多層次模型.層次總排序的程序也是從高到低逐層進行的，它是在層次單排序的基礎上，自上而下逐層進行，直到最底層，層次總排序計算公式為：

2　研究實例

485中段B4-B8盤區(qū)位于某群曼崗河組第三巖性段（Ptdm3）中部，主要含礦巖性為含銅磁鐵變鈉質凝灰?guī)r、含銅石榴黑云角閃片巖.其中I3礦體的含礦巖性為深灰色含銅磁鐵變鈉質凝灰?guī)r，自上而下由含銅磁鐵變鈉質凝灰?guī)r逐漸過渡為含銅石榴黑云角閃片巖；I2礦體的含礦巖性為含銅石榴黑云角閃片巖.礦體展布和形態(tài)與地層一致，I3和I2礦體相互平行，I3礦體總體走向為N61°-84°W，傾向SW，傾角11°-45°；I2礦體總體走向為N60°-68°W，傾向SW，傾角18°-24°[1].

2.1采礦方法評價因素的選取與層次結構模型

采礦方法的應用要從技術可行、工程成本、火供成本、采礦貧化損失率、采礦效率、采場生產能力、采礦成本及其安全程度等方面作為評價指標，指標選定的標準是[2-8]：（1）評價因素從整體上能反映影響程度，并具有層次性.（2）評價的準則層不需要太多，避免評價因素的重復.（3）評價因素指標應具有普遍性和可獲取性.

根據上述原則和采礦方法的主要技術特征，針對地下采礦方法開采工藝特點，依據相關理論以及國內外現場實踐的經驗，建立層次結構模型如圖2，其方案層為向下深孔（P1）和向上中深孔（P2）.

圖2　采礦方法的層次結構模型

2.2計算結果及分析

根據以上方法，通過3-5位專家，采用1-9標度法對指標進行打分得到判斷矩陣，通過計算得到最大特征值及其對應的特征向量（權重w）并進行一致性檢驗，計算的結果如下：

1）A－B判斷矩陣及其單排序權重

注：λmax=3.1013，CR=0.0984＜0.1，w=0.7531｜0.1839｜0.0629

2）B1－Bi（i=11～16）判斷矩陣及其單排序權重

注：λmax=6.5246，CI=0.1049，CR=0.0840＜0.1，w= 0.0319｜0.0771｜0.0663｜0.1722｜0.3367｜0.3159

3）B2－Bi（i=21～24）判斷矩陣及其單排序權重

注：λmax=5.2083，CI=0.0695，CR=0.0777＜0.1，w= 0.2192｜0.0762｜0.0654｜0.6392

4）B3－Bi（i=31～35）判斷矩陣及其單排序權重

注：λmax=5.1218，CI=0.0305，CR=0.0272＜0.1，w= 0.5177｜0.0506｜0.0982｜0.1394｜0.1940

5）B層總排序及其總排序權重

注：CR=0.0482＜0.1

6）P層總排序及其總排序權重

注：CR=0.0099＜0.1.說明：從B11到P1、P2的單排序，主要是利用專家來進行權重打分，因為B11到P1、P2是2階矩陣，當n= 1、2時，階數與平均隨機一致性指標RI值為0，故P1、P2采用0.5000

結果表明，P1方案的權重（0.642 1）明顯大于P2的權重（0.357 9），因此，P1方案是最優(yōu)方案，即采用向下深孔最佳.

3　結論

某銅礦二期（-550m）由于此前采用的小分段空場法開采，礦石回收率低，為了提高礦石的回收率，通過對485中段4-8盤區(qū)的深孔采礦方法試驗，綜合考慮采礦評價指標的選擇，建立了層次權重分析模型，通過計算向下深孔權重為0.642 1，表明此方法值得推廣.

[1]李廣濤,艾春龍,盧光遠,等.大直徑深孔側向崩礦技術在大紅山銅礦的應用[J].有色金屬（礦山部分）,2011,63（5）：8-10.

[2]譚躍進.系統(tǒng)工程原理[M].長沙：國防科技大學出版社,1999.

[3]劉鐵民,張興凱,劉功智.安全評價方法應用指南[M].北京：化學工業(yè)出版社,2005.

[4]鄭曉明,鄒汾生,李富平.用層次分析法進行采礦方法模糊評價及優(yōu)選[J].中國鎢業(yè),2004,19（3）：20-23.

[5]黃勝生.金山金礦采礦方法的選擇[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2000,2 （20）：4-6.

[6]古緒球,陳金平.基于層次分析法在冬瓜山銅礦的爆破方案優(yōu)選[J].現代礦業(yè),2013,3（3）：89-91.

[7]昌珺,尚濤,房健.基于層次分析法的露天礦薄煤層開采工藝[J].煤炭安全,2014,45（7）：208-211.

[8]劉博文,王大尉,李華杰.基于層次分析法的煤與瓦斯突出指標研究[J].煤炭工程,2013,28（4）：77-79.

（編校：王露）

Analytic Hierarchy Process Assessment and Optim ization of Deep-Hole M ining Method

ZHAOHeyong
（SchoolofChemicaland Engineering,Wenshan University,Wenshan,Yunnan 663000,China）

Small segments stopeminingmethod was used mainly to a second stagemining of a coppermine（-550m）, which was of high ore loss rate.In the deep-holeminingmethod trials in themiddle of 485 4-8 extents,hierarchical weightanalysismethod indicate that the downward deep-holeminingmethod weights 0.642 1 level,proving that thismin?ingmethod is feasible.

upward deep-hold；downward deep-hole；hierarchyweighting

TD8

A

1671-5365（2015）06-0017-03

2014-09-09修回：2014-11-17

云南省教育廳科學研究基金項目（2013Y587）；文山學院校級基金項目（13WSY05；14WSY11）

趙賀永（1978-），男，講師，碩士，研究方向為溶浸采礦

網絡出版時間：2014-12-10 09：16網絡出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20141210.0916.002.html

引用格式：趙賀永.深孔采礦的層次分析法評價和優(yōu)選[J].宜賓學院學報,2015,15（6）：17-19.