[发明专利]一种矿岩可崩性的模糊物元评价方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山开采工程技术领域，涉及一种适用于自然崩落法矿岩可崩性的新型评价方法。

背景技术

矿岩可崩性是衡量自然崩落法是否适用的重要指标，对采矿设计的回采顺序、拉底方向、拉底面积、出矿方式、放矿控制、割帮预裂、安全生产和技术经济指标等都有决定性的影响。其中，R.Kendrick在对Climax矿和Urad矿进行可崩性评价时发现岩石质量指标(RQD)与可崩性之间存在明显的线性关系，因而提出了可崩性指数评价方法。E.T.Brown和G.A.Ferguson提出节理面强度修正后的RQD值分级法；D.H.Laubscher提出了地质力学分级法；L.Obert和A.E.Long提出了地震波能量衰减系数评价法。上述可崩性评价方法各有特点，但都存在一个共同问题，即分级界限僵硬，不能反映矿岩性质的渐变过程。另外，矿岩可崩性受岩石质量指标RQD值、单轴饱和抗压强度、节理间距、初次拉底水力半径、水理特性值等诸多因素的影响。由于自然矿岩体的复杂性，这些因素之间的关系错综复杂，以不同的特征对矿岩可崩性产生综合影响，若以单个指标对矿岩可崩性进行评价，其评价结果常常具有矛盾性、不确定性和不相容性，直接利用评价标准难以做出确切的评价。而且由于评价标准是界限明显的量化标准，这将遗漏一些有用的信息，甚至会导致错误的结论。为 此，数理统计、模糊数学及灰色理论等现代数学方法具有高度系统性、非线性等特点，在解决复杂问题方面有特长，在矿岩可崩性评价方面有了应用的基础。如张志文提出了一种矿体可崩性模糊数学评价法，解决了传统评价方法中不能反映矿岩性质渐变过程的问题。雷学文和肖金发提出了人工神经网络评价方法，描述矿岩可崩性与其影响因素之间的非线性关系。邓红卫等将可拓工程方法与聚类分析相结合，对矿岩可崩性成功地进行了预测。这说明现代数学对矿岩可崩性评价具有很好的适用性。

物元分析是研究物元及其变化规律，并用于解决现实世界中的不相容问题的有效方法。如果物元中的量值带有模糊性，便构成了模糊不相容的问题。模糊物元分析就是把模糊数学和物元分析有机地结合在一起，对事物特征相应的量值所具有的模糊性和影响事物众多因素间的不相容性加以分析、综合，从而获得解决这类模糊不相容问题的一种新方法。本发明针对矿岩可崩性评价指标的模糊性，在物元分析的基础上，利用模糊评价中隶属度的原理，计算矿岩各指标量相对于不同评价级别的隶属度，建立矿岩可崩性的复合模糊物元，提出矿岩可崩性描述方法，把矿岩的可崩性转换成更容易定量描述的物元来进行定量分析，为自然崩落法矿岩可崩性的综合评价提供了一条新的方法。

发明内容

本评价方法把模糊数学和物元分析有机地结合在一起，将矿岩可崩性分为无可崩性、可崩性差、可崩性较好、可崩性好、可崩性很好 5个等级作为物元，选用矿岩质量指标RQD值、单轴饱和抗压强度、节理间距、初次拉底水力半径、水理特性值作为评价指标。通过隶属度计算、关联度变换及从优隶属度处理，建立矿岩可崩性评价的关联系数模糊物元。采用求和归一法确定评价指标权重，运用关联度计算及最大关联度原则，计算矿岩各指标量相对于不同评价级别的隶属度，进而对矿岩可崩性进行隶属度评价。

主要包括以下四个步骤

步骤一：确定物元

若矿岩可崩性有n个评价指标C₁，C₂，…，C_n和相应的模糊量值v₁，v₂，…，v_n称为R的n维模糊物元，简记为R＝(n，C，v)，如果m个矿岩可崩性等级的n维模糊物元组合在一起，便构成m个矿岩可崩性的n维符合物元R_mn

步骤二：建立矿岩可崩性模糊物元模型

(a)建立复合模糊物元

将R_mn的量值改写为模糊物元量值，则称为m个可崩性等级的n维复合物元，记作：