基于模糊数学的尾矿库安全综合评价

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$ " % ・! " ｛’" ， ’# ， ’! ， ’$ ｝ ’# ， 如果按照 “ 最大隶属度原则” ， 取 +,-｛ ’" ， ’$ ｝ ， 其对应的级别即为尾矿库等级。 而在尾矿库 ’! ， 实际评价中采用综合评价得分来给尾矿库安全级别 ［ ’］ 进行分类 （ 见表 # ） 。 因此， 这里不遵循 “ 最大隶属 度原则” ， 设抉择评语集中各等级 * + 的多对应参数列
& & （ # ）排放与筑坝质量项 )# 综合评价。同理， 建立的评价指标集为： !## ， !#( ， !#% ｝ ， 权重 .# ( ｛!#" ， 集 $# ! ｛ $) $*’ ， $) (*’ ， $) #’$ ， $) ($$ ｝ 。设对应的隶 属度集为： -"" #" )# ( -(" -%" 可得： ’# ( $# ・)# (［ $ / $*’ ， $ / (*’ ， $ / #’$ ， $ / ($$ ］ ・ -"" #" -(" -%" 标集为： .( ( ｛!(" ， !(# ， !(( ， !(% ｝ 由表 " 有权重集： $( ! ｛ $) +#’ ， $) (*’ ｝ ， -"# -## -(# -%# -"( -#( -(( -%( -"% -#% ( ｛*#" ， *## ， *#( ， *#% ｝ -(% -%% -"# -## -(# -%# -"( -#( -(( -%( -"% -#% -(% -%%
摘! 要： 尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流重大危险 源， 其灾害所带来的损失是相当严重的。阐述了模糊数学方 法的一些基本理论， 并针对目前国内尾矿库安全评价的现 状， 尝试将其运用到尾矿库安全综合评价当中去。具体步骤 是把尾矿库系统划分为 ’ 个不同单元、 层次； 然后依次进行 初级、 总体的综合评价； 最终得出尾矿库的安全级别。 关键词： 模糊数学； 尾矿库； 安全综合评价 中图分类号： ()*! ! ! 文献标识码： + 文章编号： #$$’ , -*.& （ -$$. ） /- , $$0’ , $" !"#$%& ’()*+$,$-./0$ 1..$..)$-% (# 2"/3/-4 5$.$+0(/+ 6".$7 (- 89::& ;"%,$)"%/<. !"#$ %&’("#$，)& *+",，!&"# -(.( （ /12334 35 67839:178 ;<= /;57>? @<AB<77:B<A，C7<>:;4 /39>2 D<BE7:8B>?，C2;<A82;， F9<;< "#$$%& ， C2B<;） 1=.%+"<%： (27 >;B4B<A :787:E3B: B8 ; 4;:A7 =;<A7:398 839:17 35 G;< , G;=7 G9= , :31H 543I IB>2 2BA2 J3>7<>B;4 7<7:A?，;<= >27 4388 1;987= K? >;B4B<A =B8;8>7: B8 13<8B=7:;K4? 87:B398L /3G7 K;8M B1 >273:B78 35 59NN? G;>27G;>B18 ;:7 B4498>:;>7= B< >2B8 J;J7:L O< ;4498B3< >3 >27 J:787<> 8B>9;>B3< 35 >;B4B<A :787:E3B: ;88788G7<>， >2B8 G7>23= B8 >:B7= >3 ;JJ4? B< 8;57>? 13GJ:727<8BE7 ;88788G7<> 35 >;B4B<A :787:E3B:L (27 13<1:7>7 J:317=9:78 ;:7 ;8 53443I8：>27 8?8>7G 35 >;B4B<A :787:E3B: B8 =BEB=7= B<>3 =B557:7<> 9<B>8 ;<= 4;?M 7:8，747G7<>;:? ;<= 3E7:;44 13GJ:727<8BE7 ;88788G7<> B8 1;::B7= 39> B< >9:<， >27 8;57>? 47E74 B8 A;B<7= ;> 4;8>L >$& ?(+7.： P9NN? G;>27G;>B18，(;B4B<A :787:E3B:， /;57>? 13GM J:727<8BE7 ;88788G7<>
尾矿库安全度分类主要根据尾矿库的防洪能力
［ "］ 和尾矿坝坝体的稳定性确定 ， 设评价抉择集为 +
( ｛危库 +" 、 险库 +# 、 病库 +( 、 正常库 +% ｝ ； 再确定各 个指标的隶属度。 ! ) "# 初级层次的综合评价 （ " ）安全管理项 )" 的综合评价。为方便计算， 现设有 , 位专家， 对尾矿库安全管理项 （ 单元）各指 标分别进行评价。 认为安全管理项中的管理机构设 置质量符合危库、 险库、 病库、 正常库各等级的比例 -"# ， -"( ， -"% ； 且 *-" " ( " 。 同理， 设安全管理 分别是 -"" ， 档案各级别比例分别为 -#" ， -## ， -#( ， -#% ； 尾矿库维护 -(# ， -(( ， -(% ； 沉积滩安全 管理各级别比例分别为 -(" ， 管理质量各级别比例分别为 -%" ， -%# ， -%( ， -%% 。由表 " 可知， 影响该单元的指标有 % 个， 即所建立的评价指 标集为： ." ( ｛!"" ， !"# ， !"( ， !"% ｝ 而隶属度集： -"" #" )" ( -(" -%" -"# -## -(# -%# -"( -#( -(( -%( -"% -#% -(% -%%
（ ( ）排洪系统项 )( 综合评价。建立的评价指
. 阳富强， 等： . 基于模糊数学的尾矿库安全综合评价
1( 从而有：
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表 "# 尾矿库单元划分及各指标
目标层 尾矿库 安全综 合评价 中间层 安全管理 !（ " $/ %） 指标层 （ $ / ##’ ） 管理机构设置 !"" 安全管理档案 !"# （ $ / #$$ ） （ $ / %’$ ） 尾矿库维护管理 !"( 沉积滩安全管理 !"% （ $ / "#’ ）
#& 模糊数学在尾矿库安全评价中的运用
#! 模糊综合评判法
模糊综合评判法是模糊数学理论的一种具体应 用方法， 它是一种在多层次、 多因素场合对事物进行
［ "］ 综合评定的方法， 具体评价步骤如下 。
（ # ）根据所评价系统， 确立相应的模糊综合评 价集合。设评价指标 （ 因素） 集合为 / 0 ｛ &# ，&- ， …，& 1 ｝ ； 抉择评语集合可根据实际情况进行分级， 设为 2 0 ｛ 3# ，3- ，…，3 # ｝。 （ - ）确定被评价对象各相关指标的隶属度， 这 也是整个评价过程的关键。首先对 / 集合中的单指 标 &（ ( 0 #， -， …，1）作单指标评价， 从指标 & ( ( 着手， 确定该对象对抉择等级 3 （ - ， …，#） 4 4 0 # ， 的隶属程度 5 (4 ，从而得出第 ( 个指标 & ( 的单指标评 判集 5 ( 0（ 5 (# ，5 (- ， …，5 (# ） ， 它是抉择评语集 2 上的 模糊子集。把 1 个着眼指标的评价集建立一个总的 评价矩阵 !， 反映了两集合 /、 2 间所存在的某种相 关关系， 即： 5## 5 -# ! S … 5 1# 5#5-… 5 1… … … … 5# # 5- # … 5 1#
尾矿库是矿业生产过程中必不可少的重要设
［ #］ 施 ， 是矿山生产系统的重要组成部分。我国目前
已形成一定规模的尾矿库有 #’$$ 多座， 主要分布于 黑色冶金矿山、 有色冶金矿山、 化工矿山、 核工业铀 矿山、 黄金矿山和建材行业等领域； 其中库容超过 4$$ QG& 的有 #$ 座， 坝高超过 #$$ G 的有 #- 座， 尾 矿库数量多、 库容大、 坝体高， 所以发生事故的频率 高， 且事故的破坏程度大。美国克拉克大学公害评 定小组的研究表明， 尾矿库事故造成的危害， 在世界
尾矿库是一个复杂、 庞大的系统。为了系统分 析， 结合以往评价报告的编制， 可以将该体系划分为 ’ 大单元， 即尾矿库安全管理单元、 尾矿排放与筑坝 单元、 排洪系统单元、 水力输送系统单元， 回水系统 及环境保护单元。各个单元根据自身情况又可以进 一步细分为不同层次， 具体内容见表 " 。其中尾矿 库各单元赋分及表中各指标权重大小， 是根据尾矿 库历来易出现事故的频率、 危险程度及危害等级而
!
0& 种事故、 公害隐患中， 名列第 #% 位， 它仅次于核 武器爆炸、 ))(、 神经毒气、 核辐射以及其它 #& 种灾
［ - R &］ 害 。
因此， 对尾矿库进行安全综合评价是十分必要 的。以此可以发现尾矿库建设、 运行过程中存在或 可能出现的危险因素， 从而提出科学、 合理、 可行的 安全技术整改方案以及安全管理对策， 消除危害因 素， 保证尾矿库安全运行。
-$$. 年 ## 月! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 采矿科学技术前沿论坛论文集! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! T3EL -$$.
基于模糊数学的尾矿库安全综合评价
阳富强， 吴! 超， 袁丽丽
（ 中南大学 资源与安全工程学院， ! 海南 长沙! "#$$%& ）
［ ’］ 。 确定的
初期坝 !#" （ $ / $*’ ） 排放与筑坝 !（ # $/ #） 子坝 !## （ $ / (*’ ） 坝体 !#( （ $ / #’$ ） 尾矿排放 !#% （ $ / ($$ ） 排洪系统检查 !(" （ $ / +#’ ） （ $ / (*’ ） 洪水控制 !(# （ $ / "’ ） 浓缩机 !%" 浓缩池 !%# （ $ / "$ ） 水力输送系统 !（ % $/ "） 尾矿泵站 !%( （ $ / (’ ） 管槽沟渠洞 !%% （ $ / #’ ） （ $ / "’ ） 矿浆池 !%’ 回水 !%" （$/ %） 回水与环保 !（ ’ $/ "） （$/ +） 环境保护 !%# 排洪系统 !（ ( $/ #）
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式中 5 (4 表示指标 & ( 对抉择等级 3 4 的隶属程度。 （ & ）确定各评价指标对评价系统的权重。对于
收稿日期： -$$. , $0 , -* 作者简介： 阳富强 （ #0%- , ） ， 男， 湖南耒阳人， 在读硕士， 主要研究方向为安全与环保L
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矿 业 研 究 与 开 发& & & & & & & & & & & & & & & & 会议论文集&
被评价系统， 诸多指标 !（ #， …，#） ， 对总评 " " !" ， 价的影响程度不一， 即权重不一样， 存在着模糊择优 ， %（ #， …，#） （ %" ，%# ，…，% & ） 因素。设 $ ! " " ! "， 为各个指标 ! " 在整个评价系统中的权重， 它是单因 其中 $ # % " 素 ! " 在总评价中影响大小的一种度量， #" ， *% " ! " 。 （ % ）对系统进行综合评价。在确定了模糊矩阵 ! 和模糊向量 " 后， 就可作模糊变换对系统进行综 合评价。设： ’ ( $・) ( （ *" ，*# ， …，* & ）
各项的权重为： $) ##’ ， $) #$$ ， $) %’$ ， $) "#’ ｝ $" ! ｛ 对安全管理项 （ 单元） 的综合评价为： ’" ( $" ・)" (［ $ / ##’ ， $ / #$$ ， $ / %’$ ， $ / "#’ ］ ・ -"" #" -(" -%" -"# -## -(# -%# -"( -#( -(( -%( -"% -#% ( ｛*"" ， *"# ， *"( ， *"% ｝ -(% -%%