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1、露天转地下开采方案多目标决策分析陈何刘建东北京矿冶研究总院，北京100160摘要：露天转地下开采方案选择涉及多目标决策，层次分析法（AHP）是一种较适宜的方法。本文采用差值比较算法的归一化方法确定决策变量指标的标度。对无底柱分段崩落法与阶段空场连续崩落法两种露天转地下开采方案，综合考虑技术、经济及安全等方面的评价指标，进行层次分析决策，认为阶段空场连续崩落法是更适合于露天转地下开采的大规模采矿方法。关键词：开采，露天转地下，多目标决策，层次分析法1前言矿山开采技术经济评价除了涉及一些可定量分析的指标外，还包括一些仅能定性分析的问题，如环境、安全的方面的评价指
2、标，这就要求所选择的决策方法能适应各种可定量与不可定量的决策变量。多目标决策方法把目标体系结构予以展开，求得目标与决策方案的计量关系，它使得决策过程能够认真地考虑和衡量指标的相对重要性。露天转地下开采方案选择涉及多个决策变量，层次分析法（AHP）是一种较适宜的方法[1][2]。2多目标决策2.1决策变量的归一化处理方法传统多目标决策时，数据一般采用线性函数转换法进行归一化处理[3]：y=(x-MinValue)/(MaxValue-MinValue)(1)式中：x、y分别为转换前、后的值；MaxValue、MinValue分别为某项指标集中的最大值和最小值。
3、在仅有两个方案参与多目标决策的情况下，采用该方法时，无论两个方案的某项指标有多接近，只要其值不等，则归一化结果必为0或1，归一化结果为两种极端情况。显然，这种情况下的归一化过程中对指标的优劣性进行了“放大”，即得到了“好的更好、坏的更坏”的归一化结果，因此在实际应用中有一定的局限。鉴于此，引入“差值比较算法”的概念，对指标进行归一化处理。令I1={越小越好的指标}，I2={越大越好的指标}，I3={要求某一理想值的指标}，I1∪I2∪I3=I，且Is∩It=φ(s≠t,s、t=1,2,3)。根据露天转地下开采方案决策问题的特点，以最终决策评分值最大者为最优方
4、案，因此可令：“十一•五”国家科技支撑计划课题：露天转地下相互协调安全高效开采关键技术研究2006BAB02A17（2）9式中yij为i方案指标j的评分值；xj*为原始指标j的理想值；
5、xij-xj*
6、表示指标偏离理想值的距离。显然，偏离的距离应越小越好。设yj*为n个方案中转化后指标j的最优值（由于本次多目标决策采用“评分大者为优”的原则，故yj*=max{y1j，y2j，…，ynj}），则在指标j（原始指标）上，方案s和方案t（s≠t,s、t=1,2,…,n）的优越度可用下式衡量：（3）式中Zst为优越度指标；ysj为s方案指标j的评分值；ytj为t方案
7、指标j的评分值。上式即为“差值比较算法”的归一化公式，式中
8、Zst
9、≤1。显然，Zst的符号代表了不同方案在某项指标上的优越性：若Zst>0，则在指标j上方案s优于方案t；若Zst=0，则在指标j上方案s同于方案t；若Zst<0，则在指标j上方案s劣于方案t。而
10、Zst
11、的值则代表了不同方案在某项指标上的优越度（即优越多少）。因
12、Zst
13、≤1，可将区间[0,1]平分为9个等长度的区间，每个区间代表一个“优越等级”，依据
14、Zst
15、值所落入的区间选择相应的优越等级，如表1所示。表1优越等级标度区间Table1Superiorratingscaleinterval
16、
17、Zst
18、∈[0,1/9)[1/9,2/9)[2/9,1/3)[1/3,4/9)[4/9,5/9)[5/9,2/3)[2/3,7/9)[7/9,8/9)[8/9,1]标度1234567892.2决策目标与变量本次决策的目标是从无底柱分段崩落法开采方案和阶段连续崩落开采方案两种方案中，选取一种最优方案。决策变量包括总投资、总利润、矿石成本、采场劳动生产率、矿块生产能力、矿石贫化率、矿石回收率、采切比、回采工艺难易程度、采场稳定性、作业安全性、采场通风条件等十二个指标。这些指标均为开采方案所涉及的矿体开采范围和开采年限内的指标。2.3决策层次决策层次共分四层。最
19、上面为目标层，最下面为方案层，中间两层为准则层如图1所示。9图1多目标决策层次结构Fig.1multi-objectiveAHPdecisionstructure2.4判断矩阵构建2.4.1第一准则层的判断矩阵第一准则层包含经济优越性、技术优越性和安全性三个决策变量。矿山开采方案一般都建立在技术可行的原则上，而经济指标对矿山企业而言至关重要，但无论任何方案都应贯彻“安全第一”的原则，三个指标相比而言：安全性最重要、经济优越性次之、技术优越性居最后。依据指标的相对重要性建立判断矩阵，表2：表2最优方案判断矩阵Table2thejudgmentmatrixofo
20、ptimalscheme判断矩阵经济优越性技术优越性
