[发明专利]一种矿山遗留矿柱分级分类充填回收方法

权利要求书

1.一种矿山遗留矿柱分级分类充填回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立矿山遗留矿柱充填回收的分层结构模型；

步骤二、对矿井概况进行调研，明确矿井的地质、技术与经济条件信息，为分级分类充填回收方法的决策提供依据；

步骤三、基于步骤一的分层结构模型，建立遗留矿柱充填回收方法的评价模型，并由评价模型初步确定若干个可行充填回收方法；

步骤四、采用层次分析法对步骤三中初步确定的若干个可行充填回收方法进行筛选，确定最终充填回收方法；

步骤一中，所述建立矿山遗留矿柱充填回收的分层结构模型包括三层，分别为目标层a、因素层b、方案层c；

所述目标层a为矿山遗留矿柱充填回收方法的选择；

所述因素层b包括矿井地质条件b₁、技术与装备条件b₂和经济管理条件b₃，每一条件又包括若干个次级因素，其中，矿井地质条件b₁包括岩层控制需求b₁₁、资源赋存特征b₁₂和可回收煤柱量b₁₃三个次级因素；技术与装备条件b₂包括废石处理能力b₂₁、充填产能定位b₂₂、现有装备水平b₂₃和生产系统改造b₂₄四个次级因素；经济管理条件b₃包括充填材料来源b₃₁、投资成本估算b₃₂和相关政策扶持b₃₃三个次级因素，因素层b共包含十个次级因素；

所述方案层c包括固体抛投充填c₁、固体泵送充填c₂、固体夯实充填c₃、膏体泵送充填c₄、超高水泵送充填c₅和胶结料泵送充填c₆共六种充填方法；

所述的分层结构模型中，基于分层结构模型方案层c包括的六种充填开采方法，将因素层b的所有十个次级因素划分为A、B、C三个评价等级，每一个评价等级对应着适用的一个或若干个充填开采方法；根据矿井遗留矿柱的条件信息，依次判断每一个次级因素所能满足的一个或两个等级，列出十个次级因素的评价等级表，根据评价等级表初步确定若干个可行充填方法；

根据该矿实际情况列出遗留矿柱分级分类方法判别等级表，见表1：

表1：评价等级表

根据所得的判别等级表对应遗留矿柱分级分类方法，将10个指标的判别等级代入，最后得出满足所有判别等级的充填方法，初步确定采用膏体泵送充填和胶结料泵送充填两种充填方案；

具体的，所述的采用层次分析法对得到的可行充填回收方法进行优选，确定最终充填回收方法，包括：

①根据分层结构模型，从分层结构模型的因素层b开始，直到方案层c，用1-9标度法构造每一层对于上一层每个元素的判断矩阵；

其中1-9标度法即根据两个因素的相对重要性程度进判别取值，如元素i相对于元素j的重要性为5，则元素i相对于元素j的重要性为1/5，其具体取值意义见表2：

表2：1-9标度法取值表

②进一步，计算层次单排序，即计算各元素在层次内的权重，并检验权重分布是否合理；对每个判断矩阵计算最大特征值及其对应的特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检测，若检测通过，归一化后的特征向量即为层次单排序，若不通过，需要重新构造判断矩阵；

其中，最大特征值对应的特征向量采用和积法求得，其计算公式为：

所述判断矩阵一致性检验，是由于评价指标的权重的选择主要是基于主观的经验评判，难免会存在经验判断上的不合理性，可能会造成评价指标的权重分配存在不合理性或者脱离实际性，为了消除权重分配可能存在的不平衡性，必须对权重的分配合理性进行判断；

一致性检验包括：计算，查找，计算一致性比率CR，当则CR0.1时，认为矩阵具有满意的一致性，否则应对判断矩阵作适当修改，直到满足一致性检验；

一致性指标CI计算公式为：

其中，λmax为判断矩阵最大特征值，n为矩阵阶数，CI＝0，则此矩阵通过一致性检验，CI不等于0，则进一步检验矩阵一致性；

λmax可通过以下公式得到：

随机一致性指标RI与矩阵阶数有关，可通过查表得到其数值，见表3：

表3：随机一致性指标取值表

③进一步，计算层次总排序，根据层次单排序结果，逐层计算各层次对于系统的总排序权重，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检测，若检测通过，则层次总排序结果为最终结果，即可确定最终充填回收方法；若不通过，需要重新构造层次分析模型或重新构造一致性比率较小的判断矩阵，重新计算层次总排序；

具体的，设第k层第n个因素对于第k-1层第j个因素的层次单排序一致性指标为CIj，随机一致性指标为RIj，则层次总排序的一致性比率为CR，其计算公式为：

当CR0.1时，认为层次总排序通过一致性检测，否则，需要重新构造层次分析模型或重新构造一致性比率较小的判断矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种矿山遗留矿柱分级分类充填回收方法，其特征在于：步骤四中，所述的采用层次分析法对步骤三得到的若干个可行充填回收方法进行优选，确定最终充填回收方法包括如下步骤：

a.根据矿山遗留矿柱分级分类充填回收方法分层结构模型，从分层结构模型的因素层b开始，直到方案层c，用1-9标度法构造每一层元素对于上一层每个元素的判断矩阵；

b.计算层次单排序，即计算各元素在层次内的权重，并检验权重分布是否合理，对每个判断矩阵计算最大特征值及其对应的特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检测，若检测通过，归一化处理后的特征向量即为层次单排序，若不通过，重复步骤a，重新构造判断矩阵；

c.计算层次总排序，根据层次单排序结果，逐层计算各层次对于系统的总排序权重，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检测，若检测通过，则层次总排序结果为最终结果，即可确定最终充填回收方法；若不通过，重复步骤a、b，重新构造层次分析模型或重新构造一致性比率较小的判断矩阵，重新计算层次总排序。