基于層次分析法和模糊決策的殘留礦柱回采方案優(yōu)選

基于層次分析法和模糊決策的殘留礦柱回采方案優(yōu)選一、引言

1.1研究意義

1.2研究背景

1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.4研究目的和內(nèi)容

二、相關(guān)理論

2.1層次分析法概述

2.2模糊決策理論介紹

2.3層次分析法與模糊決策的結(jié)合

三、殘留礦柱回采方案分析

3.1殘留礦柱回采的概念和特點(diǎn)

3.2國內(nèi)外常用的殘留礦柱回采方案

3.3方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

四、方案優(yōu)選方法及實(shí)現(xiàn)

4.1層次分析法在方案優(yōu)選中的應(yīng)用

4.2模糊決策在方案優(yōu)選中的應(yīng)用

4.3綜合應(yīng)用層次分析法和模糊決策進(jìn)行方案優(yōu)選

五、實(shí)例分析

5.1研究區(qū)域情況介紹

5.2方案優(yōu)選實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

5.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

六、結(jié)論與展望

6.1研究結(jié)論總結(jié)

6.2研究不足與展望

6.3實(shí)際應(yīng)用前景分析

參考文獻(xiàn)一、引言

1.1研究意義

在礦山開采過程中，由于技術(shù)條件、市場(chǎng)格局和其他各種原因，難以完全回收礦料。未能回收的礦物質(zhì)殘留在礦山區(qū)域內(nèi)，形成了大量的殘留礦柱。殘留礦柱含有可回收的礦產(chǎn)資源，直接影響礦山的經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率。殘留礦柱回采是一種有效的資源綜合利用方式。通過對(duì)殘留礦柱進(jìn)行科學(xué)合理的回采，可以提高礦山的資源利用率，降低開采成本，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，為礦山可持續(xù)發(fā)展提供保障。

層次分析法和模糊決策是現(xiàn)代決策分析技術(shù)的重要方法，可以對(duì)殘留礦柱回采方案進(jìn)行科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)和優(yōu)選。層次分析法可以將復(fù)雜的決策問題分解成層次結(jié)構(gòu)，通過比較和綜合各層次的因素，得出最終的決策結(jié)果。模糊決策則可以在不確定和模糊的環(huán)境下，對(duì)方案進(jìn)行可靠的多因素評(píng)價(jià)和優(yōu)選。層次分析法和模糊決策的結(jié)合，將使得殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確、可靠、實(shí)用，有助于提高回采方案的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。

1.2研究背景

近年來，我國礦山行業(yè)面臨挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存的局面。隨著資源類型的轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，礦山的殘留礦柱資源得到了進(jìn)一步的重視和利用。由于殘留礦柱回采具有回收資源、節(jié)約能源和材料、降低環(huán)境污染和促進(jìn)礦山可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)，因此已成為礦山行業(yè)的重要發(fā)展方向之一。

然而，由于殘留礦柱的特殊性和復(fù)雜性，回采方案的擬定和評(píng)價(jià)存在很多困難和挑戰(zhàn)。包括殘留礦柱的空間位置、大小、結(jié)構(gòu)等因素，并且存在相互制約的關(guān)系，因此需要對(duì)各種因素進(jìn)行綜合考慮和評(píng)價(jià)，才能制定出科學(xué)合理的回采方案。

1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)外學(xué)者在殘留礦柱回采方案優(yōu)選領(lǐng)域開展了一系列的研究工作。翟志強(qiáng)等（2012）針對(duì)某鉛鋅礦山城市礦山進(jìn)行了殘留礦柱回采方案優(yōu)選的研究。該研究綜合考慮礦山的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)三個(gè)方面指標(biāo)，采用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)方法，建立了殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并制定了相應(yīng)的回采方案。結(jié)果表明該方案具有經(jīng)濟(jì)效益高、環(huán)保性好等優(yōu)點(diǎn)。

此外，國外學(xué)者也開展了殘留礦柱回采方案優(yōu)選的研究。A.Santos等（2018）針對(duì)一處鎳礦山的殘留礦柱資源，采用層次分析法和模糊規(guī)劃方法綜合評(píng)價(jià)了三種回采方案，并提出了方案優(yōu)化措施。結(jié)果表明該方案可以在保證經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境污染控制的前提下，最大限度的利用殘留礦柱資源。

1.4研究目的和內(nèi)容

本論文的主要目的在于將層次分析法和模糊決策方法應(yīng)用于殘留礦柱回采方案優(yōu)選中，以提取最優(yōu)的可行方案，降低成本、提高資源利用效益。本文的研究?jī)?nèi)容包括：

（1）介紹殘留礦柱回采的概念、特點(diǎn)和回采方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立；

（2）研究層次分析法和模糊決策在方案評(píng)價(jià)和優(yōu)選中的應(yīng)用；

（3）結(jié)合實(shí)例，綜合應(yīng)用層次分析法和模糊決策方法，對(duì)殘留礦柱回采方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)選；

（4）總結(jié)研究結(jié)論，分析研究不足和未來發(fā)展方向。二、殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

2.1殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)概述

殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)是對(duì)回采方案進(jìn)行評(píng)估和評(píng)價(jià)的重要手段，是制定和選擇最優(yōu)方案的基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該全面、科學(xué)、合理，能夠考慮到回采方案的經(jīng)濟(jì)性、可行性、可持續(xù)性和環(huán)境影響等因素，具有較強(qiáng)的操作性和可解釋性。

2.2殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

針對(duì)殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)的復(fù)雜性和多樣性，本文建立了一個(gè)包括經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境和社會(huì)四個(gè)方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以綜合評(píng)價(jià)回采方案的可行性和可持續(xù)性。

（1）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是評(píng)價(jià)殘留礦柱回采方案的重要標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，應(yīng)考慮到投資規(guī)模、回收效益、回收周期等因素。其中，投資規(guī)模是衡量方案可行性的重要指標(biāo)之一；回收效益是判斷方案的經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一；回收周期則是衡量方案持續(xù)性的重要指標(biāo)之一。

（2）技術(shù)指標(biāo)

殘留礦柱回采需要應(yīng)用現(xiàn)代化的采礦技術(shù)和設(shè)備，以確?；夭尚屎桶踩?。因此，評(píng)價(jià)指標(biāo)中的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該包括采礦方法、采礦設(shè)備和工藝技術(shù)等方面的因素。其中，采礦方法和設(shè)備的選取將直接影響回收效果和成本，因此是重點(diǎn)考慮的因素之一。

（3）環(huán)境指標(biāo)

殘留礦柱回采會(huì)帶來一定的環(huán)境影響，如水質(zhì)、土壤和空氣污染等。因此，在評(píng)價(jià)指標(biāo)中應(yīng)該考慮回采對(duì)環(huán)境的影響及其所帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，以保障生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性。環(huán)境指標(biāo)可以包括水質(zhì)、氣體排放等方面的因素。

（4）社會(huì)指標(biāo)

在殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)中，考慮到方案對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、就業(yè)和人民生活等方面的影響，應(yīng)包括一定的社會(huì)指標(biāo)。這些指標(biāo)可以包括就業(yè)率、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面的因素。

2.3殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系確定

在確定殘留礦柱回采方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)綜合考慮研究的實(shí)際情況和目標(biāo)。本文的研究目的是確定科學(xué)合理的回采方案，提高礦山資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保障環(huán)境可持續(xù)性。因此，在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定中，以經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性為重點(diǎn)考慮因素，以技術(shù)性和社會(huì)性為輔助指標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：投資規(guī)模、回收效益、回收周期

技術(shù)指標(biāo)：采礦方法、采礦設(shè)備、工藝技術(shù)

環(huán)境指標(biāo)：水質(zhì)、氣體排放、土壤污染

社會(huì)指標(biāo)：就業(yè)率、產(chǎn)業(yè)發(fā)展

以上指標(biāo)是一個(gè)初步建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體細(xì)節(jié)在后續(xù)實(shí)例分析部分中給出。三、殘留礦柱回采方案實(shí)例分析

3.1實(shí)例背景介紹

某金屬礦山在采用傳統(tǒng)工藝后留下了一定量的殘留礦柱，該礦山為了有效利用資源，考慮采用殘留礦柱回采技術(shù)，將殘留礦柱中的有價(jià)金屬回收。根據(jù)該礦山的具體情況，本文對(duì)回采方案進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出優(yōu)化建議。

3.2方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)用

（1）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

投資規(guī)模：該礦山回采方案采用傳統(tǒng)工藝，產(chǎn)生了一定的殘留礦柱，選擇回采的初期投資規(guī)模應(yīng)該相對(duì)較小，因此初期投資將集中在投資采礦設(shè)備和人力資源上。根據(jù)礦山實(shí)際情況，初期投資約為1000萬元。

回收效益：該方案在回收比較低的金屬，因此回收效益相對(duì)較低。我們可以通過優(yōu)化回收工藝和挖掘設(shè)備，提高回收效益。

回收周期：回收周期取決于回收工藝和回收效率。根據(jù)本方案，回收周期較短，大約為3年。

（2）技術(shù)指標(biāo)

采礦方法：考慮到礦體特征和資源回收率等因素，采用地下采礦方法，其主要設(shè)備為坑道鏟車、鉆車、載運(yùn)車等。地下采礦方法可以提高主體采礦效率，節(jié)約成本。

采礦設(shè)備：地下采礦設(shè)備主要是脫硫機(jī)、挖掘機(jī)、破碎機(jī)、卡車等，選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮購買成本、維護(hù)費(fèi)用和使用壽命等因素。

工藝技術(shù)：殘留礦柱中含有一定量的有價(jià)金屬，采用化學(xué)浸出工藝，將有價(jià)金屬還原為金屬粉和金屬板。

（3）環(huán)境指標(biāo)

水質(zhì)：化學(xué)浸出會(huì)影響周圍水質(zhì)，需要準(zhǔn)備一定的水儲(chǔ)備量，預(yù)防浸出液泄漏并降低環(huán)境污染。

氣體排放：在工藝過程中產(chǎn)生的氣體應(yīng)當(dāng)進(jìn)行凈化處理，排放標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

土壤污染：坑道鏟車等設(shè)備對(duì)土壤的挖掘會(huì)造成一定的破壞，應(yīng)采取防范措施，以防止土壤污染。

（4）社會(huì)指標(biāo)

就業(yè)率：采取地下采礦方法，在采礦過程中需要相應(yīng)的人力資源，可以通過招聘和培訓(xùn)來提高就業(yè)率。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展：殘留礦柱回采技術(shù)可以提高礦山的資源利用率，同時(shí)產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于礦山所在地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要作用。

3.3方案優(yōu)化建議

針對(duì)本方案中存在的問題，我們提出以下優(yōu)化建議：

（1）回收效益提升：可以針對(duì)化學(xué)浸出過程進(jìn)行改進(jìn)，提高金屬回收率。

（2）環(huán)境保護(hù)措施：加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)、氣體排放和土壤污染等方面的監(jiān)管和管理，以保障環(huán)境可持續(xù)性。

（3）設(shè)備更新升級(jí)：考慮到設(shè)備使用壽命和效率等因素，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更新和升級(jí)。

（4）安全生產(chǎn)：采礦過程是一個(gè)較為危險(xiǎn)的過程，應(yīng)加強(qiáng)安全生產(chǎn)教育和技術(shù)培訓(xùn)，提高員工的安全意識(shí)。

綜合以上實(shí)例分析，通過合理的方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，我們可以為殘留礦柱回采方案制定提供科學(xué)、合理的依據(jù)，并針對(duì)問題提出優(yōu)化建議，從而達(dá)到提高礦山資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。四、未來殘留礦柱回采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和資源的日益枯竭，殘留礦柱回采技術(shù)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。未來的殘留礦柱回采技術(shù)將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：

4.1高效率、低成本的回采工藝

未來的殘留礦柱回采技術(shù)將注重提高回采效率和降低成本。通過改進(jìn)回采工藝和設(shè)備，減少無用工作量和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，提高礦山開采效益和經(jīng)濟(jì)效益。例如采礦設(shè)備的更新和升級(jí)、回收技術(shù)的改進(jìn)以及化學(xué)浸出工藝的優(yōu)化等。

4.2環(huán)境友好型技術(shù)

隨著環(huán)境污染問題的逐漸嚴(yán)重，未來的殘留礦柱回采技術(shù)將趨向環(huán)境友好型技術(shù)。在回采過程中更加注重環(huán)境保護(hù)，通過采用新型過濾器和凈化器，降低大氣污染和水土流失等問題，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，達(dá)到可持續(xù)性發(fā)展的目標(biāo)。

4.3智能化和自動(dòng)化的發(fā)展

隨著人工智能技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，未來的殘留礦柱回采技術(shù)將趨向智能化和自動(dòng)化。通過自動(dòng)化和智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以減少安全事故的發(fā)生，提高生產(chǎn)效率，解除人力資源壓力，降低生產(chǎn)成本。

4.4多元化的回采模式

為了適應(yīng)不同地區(qū)的礦體特征和資源種類，未來的殘留礦柱回采技術(shù)將趨向多元化回采模式。不同的回采模式將針對(duì)不同種類的殘留礦柱和礦體適應(yīng)不同的礦山開采情況，同時(shí)也將針對(duì)不同的區(qū)域和資源特點(diǎn)采用不同的回采模式。

綜上所述，未來的殘留礦柱回采技術(shù)將注重高效率和低成本、環(huán)境友好、智能化和自動(dòng)化以及多元化的回采模式等方面的發(fā)展，以滿足不同礦山的開采需求，同時(shí)保證礦山資源可持續(xù)利用和環(huán)境可持續(xù)性。五、未來殘留礦柱回采技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

盡管未來殘留礦柱回采技術(shù)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，但同時(shí)也面臨著一些挑戰(zhàn)。

5.1技術(shù)先進(jìn)性

隨著殘留礦柱回采技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)更新速度加快，技術(shù)更新周期縮短。因此，未來的殘留礦柱回采技術(shù)必須保持技術(shù)先進(jìn)性，才能適應(yīng)市場(chǎng)的變化和顧客需求的變化。這需要不斷的技術(shù)研發(fā)和投入，提高技術(shù)先進(jìn)性。

5.2環(huán)境問題

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和人類活動(dòng)的增多，礦山開采對(duì)環(huán)境的影響越來越大。未來的殘留礦柱回采技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是如何減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響和將廢物處理掉。為了解決這一難題，需要采用清潔、綠色、環(huán)保的方法，減少滲漏和排放，同時(shí)提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)再利用。

5.3人工智能安全管理

未來的殘留礦柱回采技術(shù)將趨向智能化和自動(dòng)化。雖然智能化和自動(dòng)化技術(shù)可以降低成本，提高生產(chǎn)效率，但也帶來了一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。無人化生產(chǎn)中的事故，安全保障監(jiān)管問題等都需要解決。為此，