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基于层次分析法的露天开采方案的设计研究

时间:2022-03-22 11:16:50 浏览次数:

一、AHP方法的基本原理及递阶结构权重解析过程

层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是美国运筹学家T.L.Saaty教授于70年代初期提出的,AHP是针对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。它的特点在于把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次,使之条理化,根据对一定客观现实的主观判断(主要是两两比较)把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来,将同一层次元素两两比较的重要性进行定量描述。然后,利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值,通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序。该方法自1982年引入我国以来,以其定性与定量相结合地处理各种决策因素的特点,以及其系统灵活简洁的优点,迅速在我国社会经济各个领域内,如能源系统分析、城市规划、经济管理、科研评价等,得到了广泛的重视和应用。(1)基本原理。相对其他方法利用总效用值作为方案优劣排序指标,AHP方法是使用一种相对度量数来表示方案的优劣程度,这种区分方案优劣程度的指标称为优先权重。由于优先权重也可以用来度量各准则对于子目标,各子目标对于分目标,各分目标对于总目标的优劣程度。因此,多目标决策问题的解决关键就在于找出一组优先权重,以便对可行方案D1,D2,…,Dn作出评价及最优选择。AHP方法可以借助于物体测重问题来分析。(2)递阶结构权重解析过程。由于不同类型的多级递阶结构,在建立判断矩阵和计算各要素相对权重时有所不同,所以首先要识别结构是属于完全独立性、完全相关性、混合结构性中的哪种类型。AHP方法的最终目的是要求出各方案对总目标G的优先权重,其求解过程总是要对相邻两层之间从上至下或由下至上逐层进行计算,因此称为递阶权重解析过程。其步骤主要包括:步骤1,对构成评价系统的目的,评价项目(准则)及替代方案等要素建立其多级递阶的结构模型。步骤2,对同一级的要素要根据上一级的要素为准则进行两两比较,根据评价尺度确定其相对重要度,并据此建立判断矩阵B。步骤3,通过计算,确定各要素的相对重要度。步骤4,通过综合重要度计算,对各种要素进行排序,进而对备选方案进行排序,为最终决策提供依据。

二、露天开采方案设计阶段的对象及主要任务

对露天开采终了境界、穿孔爆破、破碎、开拓运输系统、储存及转载系统、铲装运输及排土等主要工艺环节,这些关系到露天矿投资及整体效益的重大方案必须要进行横纵两方面的技术及经济比较。其中所谓横的方面是指同一系统中不同方案的比较,铲装方案中对不同斗容的挖掘机型号进行比较等。所谓纵的方面是指不同系统之间的比较,破碎方案中二段破碎系统与一段破碎系统的比较等。在横向(较低层次)比较的基础上择优,再进行纵向(更高层次)比较。这种全方位多层次地方案比较,其最终目的就是为露天矿的开采方案选择出一整套开拓运输、穿爆、破碎、铲装、排土等方案的最优组合,形成持续稳定的矿山生产能力,创造较优的整体经济效益、社会效益和环境效益。

三、问题概况与分析

在深入研究地质报告基础上,明确矿床空间几何形态的清晰概念。在矿山工程设计中不仅要考虑矿山开采技术条件的一般要求,同时要分析所在矿的最低开采标高与破碎卸载点标高之间的关系。矿区现状、矿区与周围建筑物的安全距离、少占农田或不占农田、排土场位置、排水方式与节能等方面的关系;统筹了开拓运输与水平运输系统的合理衔接等技术为题,圈定三个境界方案,为多目标决策提供了空间形态。

四、建立多级递阶结构

首先建立判断矩阵,计算各级要素之间的相对重要度,并检验相容性指标C.R是否在允许误差内,计算结果可知,上述相容性指标C.R都在允许误差范围内,也就是所有的相对重要度都是可接受的。三级综合重要度计算结果:d1,d2对于C1~C4为(0.049,0.0398)T;d3~d6对于C5~C9为(0.1515,0.1102,

0.1295,0.1685)T;d7,d8对于C10~C13为(0.1602,0.1913)T。根据三级综合重要度计算结果最大值为优的原则,得到最优组合方案为d1+d6+d8,与实际的设计方案相符。

五、结论

利用层次分析法可以确定各要素的权重,将各影响因素的重要程度量化,减少了主观因素的影响。在横向(较低层次)比较的基础上择优,再进行纵向(更高层次)比较。这种全方位多层次地方案比较,其最终目的就是为露天矿的开采方案选择出一整套开拓运输、穿爆、破碎、铲装、排土等方案的最优组合,形成持续稳定的矿山生产能力,创造较优的整体经济效益、社会效益和环境效益。

参考文献

[1]常建娥,蒋太立.层次分析法确定权重的研究[J].武汉理工大学学报.2007:29(1):153~156

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