劉殿德 陳志峰 糜行軍
(滕州郭莊礦業(yè)有限責(zé)任公司,山東 滕州 277500)
煤礦井下采選充一體化的開(kāi)采方式有效控制了地表下沉,為綠色礦山建設(shè)奠定了基礎(chǔ)[1]。煤礦井下采選充一體化由井下煤矸石洗選系統(tǒng)和充填采煤系統(tǒng)組成,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作流程是由這兩個(gè)部分完成的。其整體示意圖[2]如圖1。
圖1 井下分選系統(tǒng)和充填采煤系統(tǒng)示意圖
與傳統(tǒng)的采煤和充填方式相比,煤礦井下采選充一體化技術(shù)是在井下進(jìn)行煤炭開(kāi)采、矸石分選和回填充填,建立了采選充相連結(jié)的循環(huán)閉合體系[3],實(shí)現(xiàn)了矸石不出井的目的,就地及時(shí)充填,有效控制覆巖運(yùn)動(dòng)。
遵循采選充一體化礦山評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則,將評(píng)價(jià)體系分為三層:采選充一體化礦山評(píng)價(jià)體系;采煤、選矸、充填;具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。見(jiàn)表1。
表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
模糊綜合評(píng)價(jià)法通常使用的是超標(biāo)賦權(quán)法,這種賦權(quán)方法存在一定缺陷,即無(wú)法用權(quán)重的形式表現(xiàn)評(píng)價(jià)對(duì)象和指標(biāo)之間的關(guān)系[4]。本文進(jìn)行組合賦權(quán),采用乘法集成法將層次分析法確定的權(quán)重V與變異系數(shù)法確定的權(quán)重W進(jìn)行結(jié)合,得出權(quán)重Wi'為[5]:
本文在對(duì)煤礦井下采選充一體化工程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),采用梯形分布確定隸屬度函數(shù)。最大隸屬度原則是傳統(tǒng)的模糊綜合評(píng)價(jià)法最常使用的隸屬度計(jì)算法,但這種方法存在很大的弊端。當(dāng)兩個(gè)隸屬度等級(jí)非常接近時(shí),只依靠最大隸屬度原則進(jìn)行判斷會(huì)過(guò)于武斷。因此本模型對(duì)隸屬度評(píng)判加以改進(jìn),對(duì)隸屬度加一個(gè)有效度判斷,定義最大隸屬度原則的有效度α為:
式中:n為綜合評(píng)價(jià)矩陣B中元素個(gè)數(shù);β為最大隸屬度;γ為第二大隸屬度。
當(dāng)α≥0.5時(shí),采用最大隸屬度的方法進(jìn)行判斷;當(dāng)α<0.5 時(shí),采用加權(quán)平均原則確定隸屬等級(jí)[5]:
式中:bj為評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于第j等級(jí)的隸屬度;c為加權(quán)系數(shù),本研究取2,目的是控制較大的bj起作用。
一級(jí)指標(biāo)判別矩陣見(jiàn)表2。
表2 一級(jí)指標(biāo)判別矩陣
將:[x,d]=eig(A)
A=[1,4,2;1/4,1,1/3;1/2,3,1/4]
[x,d]=eig(A)
輸入到MATLAB 軟件中,得到一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分別為:采煤0.379、選矸0.253、充填0.368。
為了更好地進(jìn)行煤礦井下采選充一體化工程質(zhì)量的評(píng)價(jià),優(yōu)化評(píng)價(jià)流程,根據(jù)前文建立的評(píng)價(jià)流程開(kāi)發(fā)出“MBF”評(píng)價(jià)軟件。
本軟件具體操作步驟如下:
1)原始數(shù)據(jù)采集
按照各編輯文本框所對(duì)應(yīng)標(biāo)簽的含義,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查、抽查資料等形式,采集各種原始數(shù)據(jù),應(yīng)保證收集的數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。
2)數(shù)據(jù)輸入
將采集的數(shù)據(jù)分窗口依次輸入,輸入的數(shù)據(jù)應(yīng)是具體數(shù)值。若輸入錯(cuò)誤則會(huì)彈“輸入錯(cuò)誤”對(duì)話(huà)框。此外,數(shù)據(jù)量綱應(yīng)符合各指標(biāo)要求。將經(jīng)過(guò)專(zhuān)家打分法計(jì)算出的各個(gè)指標(biāo)的評(píng)分、MATLAB 軟件計(jì)算出的權(quán)重以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的指標(biāo)數(shù)據(jù)分別輸入到軟件輸入端。
3)計(jì)算
進(jìn)行模糊綜合分析中的隸屬度計(jì)算,并將隸屬度矩陣與權(quán)重相結(jié)合,得出評(píng)價(jià)矩陣。在點(diǎn)擊計(jì)算按鈕以前應(yīng)確定前面輸入的所有數(shù)據(jù)的數(shù)值和量綱無(wú)誤。
4)評(píng)價(jià)結(jié)果分析
本軟件的評(píng)價(jià)結(jié)果以可靠性評(píng)語(yǔ)的形式輸出。對(duì)隸屬度矩陣有效度α 進(jìn)行判斷,當(dāng)α ≥0.5 時(shí),采用最大隸屬度的方法進(jìn)行判斷;當(dāng)α<0.5 時(shí),采用加權(quán)平均原則確定隸屬等級(jí)。由前文可知,本文的可靠性評(píng)語(yǔ)分四級(jí),分別為“優(yōu)”“良”“中”“差”,每種評(píng)語(yǔ)都對(duì)應(yīng)著一分值區(qū)間。
將從郭莊煤礦礦井現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)、指標(biāo)評(píng)分,具體見(jiàn)表3。
表3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)采煤指標(biāo)數(shù)據(jù)
由“MBF”評(píng)價(jià)軟件顯示的結(jié)果界面,如圖2所示??梢钥闯觯航?jīng)采選充一體化示范工程質(zhì)量評(píng)價(jià)軟件對(duì)郭莊煤礦的采煤作業(yè)工程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),得出工程質(zhì)量對(duì)“優(yōu)”的隸屬度為0.865,對(duì)“良”的隸屬度為0.102,對(duì)“中”的隸屬度為0.033,對(duì)“差”的隸屬度為0。由此得出郭莊煤礦采煤作業(yè)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)”。
圖2 運(yùn)行結(jié)果圖
煤礦井下采選充一體化技術(shù),是節(jié)省人力、物力成本和實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明的切入點(diǎn),是踐行綠色礦山的重要舉措。本文以郭莊煤礦為研究背景,構(gòu)建了煤礦井下采選充一體化工程質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。根據(jù)構(gòu)建的煤礦井下采選充一體化工程質(zhì)量評(píng)價(jià)模型開(kāi)發(fā)了“MBF”評(píng)價(jià)軟件;運(yùn)用“MBF”評(píng)價(jià)軟件對(duì)郭莊煤礦采煤作業(yè)工程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),得出工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)”。