1、基于人工智能理论的采矿方法选择的研究摘要：采矿方法的选择是矿山建设和生产的核心内容,寻求安全、高效、经济、合理的采矿方法,是矿山生产建设的迫切需要,也是矿山进行合理规划、经济开采和安全生产的坚实基础。本文分析了基于人工智能理论的采矿方法选择。 关键词：采矿方法选择；BP 神经网络 中图分类号：TD43 文献标识码： A 文章编号： 一、采矿方法选择的概况 矿产资源是一个国家经济起飞的首要条件及经济实力的重要标志。采矿方法在矿山生产中占有十分重要的地位。因为它对矿山的安全生产、提高矿石产量、降低矿石损失率和贫化率、提高劳动生产率和降低成本等有重大影响,采矿方法选择的合理与否对矿山的效益至关重要,
2、甚至关系到矿山的生存与发展。采矿方法的选择又是一项复杂的系统工程,矿床地质条件和矿体赋存条件与采矿方法之间是一个复杂的非线性关系。它涉及的因素众多,其中许多因素都具有模糊性和不确定性,并且采矿方法选择本身的内在机理我们也不是很清楚。同时,采矿方法选择的准则也不同,因而采矿方法选择又是一种多目标,多层次决策。以上这些因素和不完整的采矿知识、矿床地质信息的缺乏,造成了采矿方法选择的困难性和复杂性。 二、传统的采矿方法选择技术 传统的采矿方法选择一般分三步进行,即采矿方法初选,技术经济分析和综合分析比较。也就是说,根据矿床地质特征和采矿技术条件,初选可行方案,然后进行技术经济分析,如果比较的方案之间
3、差异不明显,还需进行细致的综合分析方可做出决策。其对人的经验依赖性较强,受限于人的能力,且主观随意性较大,容易得出主观,片面的结果。这就需要吸取多人,特别是采矿领域专家的经验和人的思维中的优点并进行升华使经验决策上升到定量、科学化的决策水平,以实现采矿方法的优化选择。为此,近年来,国内外学者进行了许多探索,引入了许多新理论、新方法用于采矿方法的选择。 三、应用数学方法对采矿方法进行优选的条件 综合比较之前叙述的多种数学优选方法,可以发现,它们具有如下一些相同或类似的共同特点。计算无量纲化:数学优选法与传统方法一样,也列举一些与需要研究的矿床开采技术条件相类似的采矿方法,并精确地选定某些技术经济
4、指标,如矿房生产能力、采矿损失率、贫化率、采切工程量、炸药单耗、采矿工效、采矿直接成本等。然而这些指标是有量纲的,如 t/d、%、m/kt、kg/t。在传统的方法中,这些有量纲的技术经济指标不用任何处理,而在数学优选时,则需要对其进行无量纲化,即去掉量纲,只用数字参与计算,以消除各因素指标量纲不同而带来的影响。赋予权重:权重也叫权数,是模糊数学中的一个名词。所谓权重就是表征因子相对重要性大小的表征量度值。采矿方法研究中的数学优选,除上述需要引入的各种技术经济指标外,还有一些无法计量的因素也需用数值参与计算。例如:采矿方法结构的稳定性、矿体赋存条件的适应性、作业条件与安全程度、生产可靠性、开采集
5、中化程度、设计规模保证性、环境保护和施工难易程度、通风条件、充填体可靠性系数、生产管理难易程度等。上述这些因素举足轻重,有时甚至是决定性指标。用传统方法选择需研究或设计的采矿方法时,在多方案比较中只能以定性分析,无法也不可能化为定量指标加以综合比较。采用数学优选后,上述这些非定量化指标,可通过各种手段给其赋予权重值。 计算机编程计算:凡是数学优选采矿方法,都可用计算机进行运算。上述这些方法计算过程相对比较简单,一般可用 MMatlab 软件等编制程序。而且,利用计算机计算可以提高速度数十倍至上百倍,并且能极大提高计算精度。 1、模糊数学选择采矿方法的优势 在采矿过程中,影响采矿方法选择的因素很
6、多。如矿岩性质、矿体产状、矿石价值、有用成份分布等。这些因素的描述往往是模糊的。模糊数学中所指的模糊现象,是指某些客观事物之间的差异,在中间过渡时所呈现的“不分明性”,这种客观事物之间的“不分明性”,在模糊数学上称之为“模糊约束”或“模糊目标”如矿体形态、产状、规模、矿岩物理力学性质、矿石价值、水文地质条件、采矿过程中的安全和对地表的影响程度等都具有模糊性,反过来采矿方法不仅对地下资源的回收程度、投资大小、劳动生产率高低和矿石开采成本等主要技术经济指标有影响,而且还影响着工作安全、生产规模、矿石加工的经济效果。因此,采矿方法的选择是一个典型的模糊决策问题。采矿工作者对采矿方法的选择,通常采用技
7、术经济评价法,在分析对比采矿方法技术经济指标时,只能按同类指标单一地评估其优劣程度,而难以从定量的角度,分析和验证各项指标对采矿方法产生的综合影响。在采矿方法评价过程中,特别是当矿体开采技术条件比较复杂,可供选择的采矿方法在技术经济上优劣不明显时,选择者因受本人知识水平、业务能力、经验丰富程度的影响所做出的决策,不可避免地带有个人的主观意念,有时甚至做出错误决策。由于采矿工程特殊复杂的客观条件,采用技术经济评价法作为采矿方法选择的最终手段,有其局限性,要达到全面。准确的择优效果是困难的。模糊数学原理,则提出了新的决策方法,为采矿方法的选择提供了一种新的途径。矿体处于复杂的构造应力场中,其开采技
8、术条件具有极大的模糊性、随机性和未知性,因而,在进行采矿方法方案选择时,也存在着诸多影响因素的模糊性和随机性。运用模糊数学对采矿方法进行优选,将采矿过程中的各种模糊或主观因素转化为数学形式,量化分析各方案的评价指标,使方案的评价和选择更科学、合理、可靠。同任何新学科的产生一样,模糊数学也是客观实际发展的必然。 四、用 BP 络进行采矿方法技术经济分析的原因 神经网络的主要特点是: 1、式存储信息。其信息的存储分布在不同的位置,神经网络是用大量神经元之间的连接及对各连接权值的分布来表示特定的信息,从而使网络在局部网络受损或输入信号因各种原因发生部分畸变时,仍然能够保证网络的正确输出,提高网络的容
9、错性和鲁棒性。 2、协同处理信息。神经网络中的每个神经元都可根据接收到的信息进行独立的运算和处理,并输出结果,同一层中的各个神经元的输出结果可被同时计算出来,然后传输给下一层做进一步处理,这体现了神经网络并行运算的特点,这一特点使网络具有非常强的实时性。虽然单个神经元的结构及其简单,功能有限,但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为是及其丰富多彩的。 3、处理与存储合二为一。神经网络的每个神经元都兼有信息处理和存储功能,神经元之间连接强度的变化,既反映了对信息的一记忆,同时又与神经元对激励的响应一起反映了对信息的处理。 4、信息的处理具有自组织、自学习的特点,便于联想、综合和推广。神经网络的神
10、经元之间的连接强度用权值大小来表示,这种权值可以通过对训练样本的学习而不断变化,而且随着训练样本量的增加和反复学习,这些神经元之间的连接强度会不断增加,从而提高神经元对这些样本特征的反映灵敏度。有理论证明,在不限制隐层神经元个数的条件下,神经网络可以实现对任意非线性问题的逼近。 结束语 由于各层矿体形态、技术适应条件各异,采矿方法的选择是迭代的,每次迭代都与资源开发各个阶段有关。要开采的矿体将经过大约以下 5个阶段:初步发现矿化带;矿体钻探圈定储量和可行性研究;矿体的设计与开拓;生产过程中修正与提高;矿山服务期结束。在搜集地质数据的过程中不难发现,目前有些矿山的相关数据还是比较丰足的,但是部分地区对己有地质数据运用得并不充分(不成体系)，因此采矿方法的选择还是很重要的。 参考文献 1安文龙.运用模糊决策理论优化采矿方法J1,黄金科学技术,2011,13(6):1 一 4 2曹庆林.采矿方法选择的一种新方法J,湖南有色金属,2009,10(6):1 一 6.
