基于集对分析的露天矿生产工艺选择.pdf

露天采矿技术 2 0 1 3 年第1 2 期 2 3 基于集对分析的露天矿生产工艺选择 谭 振 兴 ( 神 东煤炭集团神山露天煤矿 ，内蒙古 鄂尔多斯 0 1 7 0 0 0 ) 摘要： 为了 提高生产工艺选择的科学性， 分析了影响露天矿生产工艺选择的主要因素， 从 自然条件、 经 济效益、 生产技术 3个方面选择 了 1 2个指标作为生产工艺优化选择指标 ， 利用集对分析方法建立 了生产工 艺选择模型 ， 并对某露天矿岩石剥离 3种可行生产工艺进行 了优化选择 ， 确定了最优方案 ， 验证 了模型的实 用性和可靠性。 关键词： 露天矿 ； 集对分析 ； 生产工艺； 权重 中图分类号： T D 8 2 4 文献标识码： B 文章编号： 1 6 7 19 8 1 6( 2 0 1 3 )1 20 0 2 30 4 S u r f a ce min e p r o d u c t io n pr o ce s s s e l e ct io n b a s e d o n s e t p a i r a n a l y s i s T AN Z h e n - x i n g ( S h e n s h a n O p e n - pi t C o a l Mi n e ，S h e n d o n g C o a l G r o u p ，O r d o s 0 1 7 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a ct ：I n o r d e r t o imp r o v e t h e s ci e n t i f i ca l n e s s o f s u r f a ce min in g t e ch n o l o g y s e l e ct io n ，t h e f a ct o r s o f s u r f a ce min i n g t e ch n o l o g y s e l e ct io n w e r e a n a l y z e d 。t w e l v e t a r g e t s f r o m 3 a s p e ct s o f the n a t u r a l co n d i ti o n s ，e co n o mic b e n e fi t s a n d p r o d u cti o n t e ch n o l o g y w e r e s e l e ct e d a ct e d a s o p ti mal s e l e cti o n i n d ica t o r s ，the mo d e l o f t e ch n o l o gy s e l e cti o n b a s e d o n s e t p a i r a n a l y s is Was e s t a b l i s h e d ，a n d o p t i miz i n g s e l e ct i o n o f t h r e e f e a s ib l e r o ck r e mo v e t e ch n o l o g y i n a n o p e n p it min e we r e ma d e ，t h e b e s t p l a n W as d e ci d e d ，the rel ia b i l i t y a n d p r a ct i cab i l it y o f t h e mo d e l w a s v alid a t e d Ke y wo r d s ：s u r f a ce min e ： s e t p a ir a n aly s i s ；p r o d u cti o n t e ch n o l o gy；w e i g h t 露天矿的生产工艺系统的选择是露天矿设计 中 的核心任务之一【 ” ， 其选择结果直接影响矿山开采 程序、 开拓运输方式以及生产成本等一系列重大问题 ， 同时工艺系统投资大、 影响矿山周期较长， 工艺系统 一 旦确定将长时间服务于矿山生产难以改变 。由 于影响工艺系统选择的因素较多 ，各工艺系统又有 自身的特点及适用条件 ，根据露天矿山的条件优化 选择合适的生产工艺系统是一项十分复杂、困难的 任务。因此必须分析影响露天矿生产工艺选择的影 响因素【5 】 及各工艺系统 的适用条件 ， 研究工艺系统 选择的方法，保证露天矿生产工艺系统选择技术先 进合理、 经济效益好的生产工艺嘲 。 1 影响生产工艺选择的主要因素 1 )地形地质条件。地形地质条件 主要指矿岩 性质、 矿体的埋藏、 地形等条件。 矿岩性质， 如矿岩的 硬度等直接影响矿岩的可钻性、 可采掘性、 矿岩是否 收稿日期： 2 0 1 3 - 0 7 1 6 作者简介 ： 谭振兴( 1 9 8 7 一 ) ， 男， 重庆人， 2 0 1 0年毕业于 中国矿业大学( 北京) 机械工程及 自动化专业， 现在神华神 东煤炭集团神 山露天煤矿机电办工作。 需要爆破及需要爆破矿岩的爆破质量；矿体的埋藏 条件 ， 如矿岩倾角 、 矿床埋藏深度等严重限制工艺系 统的选择。 近水平、 缓倾斜矿层可以选择倒堆工艺 ， 而 倾斜、 急倾斜矿层却很难采用此工艺。 矿床埋藏深的 露天矿 由于深部运距 较大对单斗卡车 间断工艺不 利， 却适合选择单斗一卡车一破碎站一带式输送机 半连续工艺 ； 地形复杂、 沟谷纵横的条件下不利于轮 斗挖掘机带式输送机一排土机连续工艺的应用。 2 ) 气候条件。 露天矿生产暴露于大气中， 工艺系 统的选择受各种恶劣气候的影响。冬季严寒使土岩 冻结， 使其挖掘阻力急剧增加， 不利于轮斗挖掘机等 的挖掘工作 ；大风也严重影响轮斗挖掘机及排土机 的正常作业 ， 有时为了保证安全 ， 需暂时停产 ； 多雨 水地区经常出现道路泥泞情况 ， 影响汽车运输 。 3 ) 产量规模及基建周期 。露天矿产量规模与生 产工艺的选择有着密切的关系。如果露天矿的产量 规模不大， 可以选择单斗铁道工艺， 而当露天矿产 量规模较大时宜选择单斗卡车间断工艺、拉斗铲倒 堆工艺。 露天矿的基建周期短 、 达产快有利于提高企 业的经济效益及社会效益。 单斗开采工艺机动灵活、 基建剥离量较小 ，可以缩短基建周期，而轮斗挖掘 2 4 露天采矿技术 2 0 1 3 年第1 2 期 机一带式 输送机一排土机连续工艺要求 的工作线 长、 安装调试耗时， 其基建周期一般较长。 4 ) 基建投资与生产成车 。露天矿生产工艺设备 的投资资金 比较大， 投资回收期 比较长 ， 企业经济能 力强、资金宽裕时可以选择需要投资较大的先进的 生产工艺嗍 ， 资金紧迫时可以选择较为常用的生产 工艺。 此外 ，选择工艺系统时必须考虑各工艺生产成 本 ， 一般连续工艺的生产成本较小 ， 而单斗卡车间断 工艺的生产成本较大 ；当运输距离较大时单斗一带 式输送机半连续工艺的生产成本低于单斗卡车间断 工艺。 5 ) 工艺设备制造及供应水平。国产的机械设备 可 以保证设备和零部件的供应 ， 供应周期一般较短 ， 而且设备投资较小 ， 生产维修费用较低 ， 但 国产设备 质量不过关，比如国产大型卡车轮胎的使用寿命仅 为进 口轮胎 的 5 0 t 9 左右。露天煤矿使用的大型挖 掘机及卡车等工艺设备多为从 国外进 口。国外进 口 的设备容易出现配件供应不及时等情况 ，影响矿山 的正常生产。 6 ) 工艺发展水平。发展成熟的生产工艺 由于具 有丰富的生产管理经验， 可以快速投入生产 ， 投资风 险较小 ， 而全新 的设备与技术工艺 ， 由于缺乏生产组 织、 设备操作 、 环节配合等经验 ， 需要较多的培训学 习 ， 投资风险较大。 2 露天矿生产工艺优化选择模型建立 1 ) 集对分析基本原理。集对分析法是我 国学者 赵克勤f l o 】 基于对立统一的观点提 出的一种处理不确 定问题的分析方法，其核心思想认为所有不确定的 系统都包含确定和不确定的因子 ，把具有相同因子 属性的看作一个集合，把两个互相联系的集合看成 集对， 分析两个集合的特征， 研究两个集合对其共有 属性的同、 异、 反程度 ， 并建立联系度表达式 以判断 两个集合关系的优劣程度； 即 ： =口+b i+ 巧= S + + ( 1 ) 式 中： 为联系度： n=S N为同一度 ， b=F N为 差异度 ， c =P N为对立度 ， 口 0 ， b 0 ， c 0 ， 且 a +b + c =1 ； 为差异度系数， i 一 l 1 为对立度 系数 ； S 、 F 、 P分别为同一性个数 、差异性个数 、 对 立性个数 ， 为指标个数。 2 ) 生产工艺优化选择模型。 确定优化选择评价指标。 根据影响生产工艺选 择的主要因素 ， 从 自然条件、 经济效益、 生产技术 3个 方面选择矿岩硬度适应性、 岩层倾角适应性、 气候适 应性等 1 2 个指标作为生产工艺优化选择指标 ， 见图1 。 自然条件 生产技术 经济效益 I 量 堡鏖 鋈 堕 丝 I 受匦 匿 二 = 二 亟亘巫口 厂 两 图 1 生产 工艺优化选择 指标 体系 构造优选矩阵。根据矿岩的地质资源条件及 各生产工艺 的适用条件 ， 选择可行的生产工艺方案。 假设有 m个生产工艺可以选择 ， 每个工艺有 几个评 价指标 ， 即工艺选择方案集为 =( 一， ) ， 工艺选 择的评价指标为 P=( P t ， ) ， 每个指标的属性值 为 ，则基于集对分析的露天矿生产工艺优化选择 的决策矩阵为 ： X = a lt 口l2 az t az z ant a, a ( 2 ) 从决策矩阵中选择各指标 中的最优值构成理想 方案 X 。 =( n 0 。 ) ，其中 蛳 为 0 方案中第_ 个指标的值，其大， J 、 为矩阵 中第f 个指标中的最优值。 根据矩阵 的指标值 甜与方案 中对应 的指 标值 的比较优选 ， 建立评价方案与理想方案没有 权重的同一度矩阵 。 H = hll hl 2 h2 l h 笠 h h n 2 ( 3 ) 矩阵中的元素为评价指标值 a o 与 o 中对应指 标值 的同一度。 露天矿生产工艺优化选择指标 中有效益型指标 与成本型指标 ， 前者的评价值越大越好 ， 后者的评价 值则越小越好 。效益型指标 的 h o = a d ， 成本型指标 嚣 一一一一 生产 工艺 优 化 选 择 指 标体 系 一 一 一 露天采矿技术 2 0 1 3 年第1 2 期 2 5 = l 8 5 8 5 8 5 9 8 9 5 6 9 9 5 8 8 7 8 7 I 7 I 8 8 8 5 8 5 9 1 0 2 3 I 1 0 0 00 1 0 0 00 0 9 4 1 2 0 8 8 8 9 1 0 0 0 0 0 8 5 7 3 H = 1 0 9 4 44 0 8 9 4 7 1 0 0 00 1 0 0 0 0 0 8 7 5 0 0 9 3 4 5 l 0 8 8 8 9 0 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 9 4 4 4 0 7 7 7 8 1 0 0 0 0 应符合物料性质、 满足生产规模要求等原则 ， 初步确 定了 3个可行性方案用于该矿的岩石剥离。方案 I ： 单斗一卡车间断工艺 ； 方案 I I ： 单斗一卡车一半固定 破碎站带式输送机排土机半连续工艺 ；方案： 单斗挖掘机一移动