基于层次分析法的矿井开拓方案系统评价

2 建立方案评价的指标体系
2. 1 方案评价指标体系的建立原则 为了达到科学评价的目的，首先需要建立评价
的指标体系，这个指标体系应当包括政策指标、技 术指标、经济指标、社会指标、时间指标等。指标 体系是评价矿井开拓方案优劣的标准，是开拓方案 各项重要属性的概括。指标体系的建立是否合理， 直接影响评价的最终结论，影响方案决策。所以， 无论是从理论意义还是从实际应用来讲，建立合理 的指标体系都是一项非常重要的工作。
（ 4） 客观性原则 指标体系要全面反映方案 各方面属性，但并不是越多越好。指标的选取要坚 持实事求是、尊重客观情况、避免主观倾向性的原
覃 杰： 基于层次分析法的矿井开拓方案系统评价
2012 年第 1 期
则，指标的选取应抓住开拓方案的主要矛盾，抓住 影响开拓系统的主要地质因素。 2. 2 方案评价指标体系的建立
（ 3） 层次分析法的递阶层次结构 层次分析 法的重要特征之一是将问题层次化，建立递阶层次 结构。递阶层次结构的一般模式如图 1 所示。递阶 层次结构的顶层是工程设计总目标层，其次是准则 层和子目标层，底层是方案层。层次分析法的递阶 层次结构能充分体现矿井开拓方案系统评价指标体 系的特点。
图 1 递阶层次结构的一般模式
（ 1） 政策性指标 政策性指标主要指国家和 地方法规以及行业规程和规范所规定的、有关矿井 设计应该遵循的指标。如 “矿产资源法” 对矿产 资源开发的相关规定， “建筑物、水体、铁路及主 要井巷煤柱留设与压煤开采规程” 对煤柱留设与 压煤开采的规定［5］， “煤炭工程建设项目用地指 标” 有关工业场地占地面积的规定［6］， “煤炭建设 项目经济评价方法与参数” 对矿井建设项目经济 指标的要求等。政策性指标对大型矿井的开拓方案 评价尤为重要。
（ 4） 经济性指标 矿井开拓方案一旦实施， 对矿井的影响是长远的，且这种影响很难通过后期 的改造措施加以改善，方案的经济效果也将长期影 响矿井投资的效果。矿井开拓方案系统评价，必须 利用建设项目经济评价的方法和原理，建立合理的 经济评价指标体系。
（ 5） 社会性指标 矿井开拓方案的形成，不 仅受矿井地形地质条件的影响，还会受到外部建设 条件的制约，如矸石山对环境的污染程度、与环境 敏感目标的距离，地面建、构筑物搬迁的可行性 等。开拓方案系统评价必须考虑方案实施后对社会 环境的影响。
构造两两比较判断矩阵的目的是确定递阶层次 结构中各元素的相对权重，这一过程的主要依据是 38
层次分析法的比例标度原理。比例标度有着深刻的 实验心理学原理，可以充分利用人的经验和判断对 定量与定性对象进行测量，且容易被工程设计人员 掌握。根据判断矩阵计算各元素的相对权重，其主 要依据是单一准则下的排序原理，这一原理主要建 立在基础数学中的数学分析和线性代数基础上。
（ 3） 非相容性原则 指标体系应排除指标间 的相容性。相容性是指两个指标的性质完全一致或 两个指标可通过常系数相互转化，如井巷工程量和 井巷工程总长度，这两个指标不能同时纳入指标体 系。但排除指标间相容性并不代表排除指标间相关 性，有些指标之间既不完全相容，又不完全独立， 而有一定的相关性，可从不同侧面反映方案的属 性，应该同时纳入指标体系。
（ 1） 层次分析法的实用性 层次分析法不仅 能进行定量分析，也可以进行定性分析，将方案评 价过程中定性与定量因素有机地结合起来，用统一
［收稿日期］ 2011－12－15 ［作者简介］ 覃 杰 （ 1986－） ，男，湖南常德人，土家族，在读硕士研究生，从事矿井优化设计方面的研究。
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总第 104 期
［摘 要］ 矿井开拓方案的系统评价是方案决策的基础。根据系统评价的方法和原理，论述了 建立矿井开拓方案系统评价指标体系应遵循的原则和方法，分析了选择层次分析法作为方案系统评价 方法的原因，利用 IDEFO 方法分析矿井开拓方案系统评价活动的信息流，为解决矿井开拓方案的系 统评价问题提供了有效途径。
［关键词］ 层次分析法； 矿井开拓方案； 系统评价； 指标体系； IDEFO ［中图分类号］ TD211 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1006-6225 （ 2012） 01-0037-05
（ 1） 差异性原则 不同矿井开拓方案的评价 指标体系不同。这是因为不同矿井的地形地质条件 和内外建设条件千差万别，影响开拓方案的主要矛 盾也不同，必须因地制宜，根据矿井实际情况建立 指标体系。
（ 2） 完备性原则 指标体系应能比较全面反 映开拓方案各方面属性，不可只重视定量指标而轻 视定性指标，重视直接影响指标而轻视间接影响指 标，重视近期效益和影响，忽视长远效益和影响。
的理论基石，许多学者寄希望于建立数学模型对实 际问题进行抽象和简化，并将评价方法建立在数学 理论基础之上，促成了大量评价方法和决策方法的 产生。如模糊分析法、灰色系统分析法、主成分分 析法、因子分析法、聚类分析法、判别分析法、关 联分析法等。还有一部分学者为了寻求最优化决 策，建立了高精度的数学模型。评价方法的多样 性、数学模型的复杂性，使很多从事工程方案决策 的设计人员望而生畏。工程应用对评价方法的需求 和评价方法的多样性之间出现了一种畸形的 “供 需矛盾”［2］。寻求一种集科学性和实用性于一体的 评价方法成为工程应用的迫切需要。在这样一种学 科背景 下，上 世 纪 70 年 代 中 期，美 国 著 名 学 者 T. L. Saaty 提出了层次分析法 （ The Analytic Hierarchy Process） 。本文认为，层次分析法是一种集科 学性和实用性于一体的评价方法，适用于矿井开拓 方案的系统评价。 1. 1 层次分析法用于方案系统评价的原因
Evaluation on Mine Development Project Based on AHP
QIN Jie
（ Coal Mining ＆ Designing Branch，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China）
Abstract： Evaluation on mine development project is the base of project decision. This paper discussed principles and methods which should be used in setting up evaluation index system of mine development project on the basis of system evaluation method and theory. The reason of selecting AHP as evaluation method was analyzed. IDEFO method was applied to analyzing information flow of evaluating mine development project. This provided an effective approach for evaluating mine development project. Key words： AHP； mine development project； system evaluation； index system； IDEFO
（ 2） 安全性指标 在矿井存在不利的工程地 质条件、水文地质条件和地质构造的情况下，必须 在确定矿井开拓方案时从全局考虑这些地质条件带 来的安全隐患和风险。评价矿井开拓方案的安全 性，必须从矿井开拓系统内部出发，结合矿井地质 条件，研究各要素之间在安全上的联系，查出可能 导致安全事故发生的各种危险因素、危害严重程度 及发生途径，将存在重大安全隐患的方案排除。
1. 2 层次分析法的基本步骤 采用层次分析法解决矿井开拓方案系统评价问
题，分为 4 个步骤： 一是建立评价指标体系的递阶 层次结构； 二是构造两两比较判断矩阵； 三是根据 判断矩阵计算各层元素的相对权重； 四是推导各层 元素和各方案的组合权重［4］。
层次分析法的核心是建立有效的递阶层次结 构，建立递阶层次结构也是运用层次分析法解决矿 井开拓方案系统评价问题最重要的一步。这种层次 结构将评价问题分解为各种因素，结构中的每一个 因素称为元素，这些元素分别位于不同的层次上。
为了确定递阶层次结构中所有元素、特别是方 案层中的元素相对于总目标的组合权重，需要把相 对权重进行适当的组合，并进行总的一致性检验。 这一步骤是由上而下逐层进行的，最终的计算结果 即可得出底层元素的组合权重，即矿井开拓方案的 排序权重。依据矿井开拓方案的排序权重，便可知 各方案的优劣顺序，这为矿井开拓方案决策提供了 科学的依据。
第 17 卷 第 1 期 （ 总第 104 期） 2012 年 2 月
煤矿开采 Coal mining Technology
Vo1. 17No. 1 （ Series No. 104） February 2012
基于层次分析法的矿井开拓方案系统评价
覃杰
（ 煤炭科学研究总院 开采设计研究分院，北京 100013）
（ 3） 技术性指标 开拓方案评价指标体系中， 技术性指标的数目所占比重较大，且技术上同时存 在定性指标和定量指标。定性指标有开拓方式、工 业场地的地形地貌和工程地质特征、井筒的水文地 质特征、生产集中化程度、煤炭运输连续化程度 等； 定量指标有工程量指标、井筒数目和深度、井 筒所在位置表土层厚度、工程及设备投资等。
矿井开拓系统的确定需要从多个矿井开拓方案 中选择最优方案，选择过程包括两个步骤： 一是矿 井开拓方案的系统评价； 二是方案决策。决策是系 统评价的最终目的，而系统评价是决策的实现过 程。系统评价是对方案从全局的观点予以综合考 察，全面权衡利弊得失，从而为方案决策提供科学 的依据。方案的系统评价问题解决以后，方案决策 便是水到渠 成 的 事 情［1］。 在 一 些 文 献 中， 系 统 评 价又被称为综合评价。系统评价、综合评价是相对 于单项评价而言的，单项评价是系统评价的基础， 在单项评价结论的基础上，再进行系统评价。系统 评价主要由 3 个方面问题组成： 一是建立系统评价 的指标体系； 二是确定指标体系中各指标的权重； 三是选择合理的评价方法。其中，前两个问题受第 3 个问题的制约，即一种评价方法有自身的指标体 系建立原则和确定指标权重的方法。