Underground mining method assessment using decision-making techniques in a fuzzy environment: case study, Trepça mine, Kosovo

Abstract

Purpose. The purpose of this paper is to reevaluate the currently used underground mining method with the intention to verify if cut-and-fill stoping method is appropriate for deep future excavation mining levels > 800 m below the ground surface. Methods. Decision-making methods i.e., Analytical Hierarch Process (AHP) and Fuzzy Multi-Attribute Decision-making Methods (FMADM), and UBC selection tool are implemented. Findings. According to UBC approach six alternatives – Block Caving, Cut-and-Fill Stoping, Sub-level Caving, Sub-level Stoping, Square Set Stoping, and Top Slicing have been considered as technically feasible alternatives. Results shows that cut-and-fill stoping method is the optimal mining method for deep excavation mining levels. Optimal underground mining method for Trepça mine due to the priority of this alternative (0.443) is the highest value compared with the other alternatives. Originality. This study attempts to find most suitable underground mining method among the possible alternatives based on AHP and FMADM techniques. Practical implications. In mine planning and design stage, mining method selection (MMS) for a mineral deposit is one of the most critical and challenging decision that experts have to make mainly based on geological, economical and geotechnical properties of the ore deposit.

Мета. Оцінка ефективності сучасних способів підземної розробки та шарова виїмка із закладкою є адекватним способом для глибокої виїмки на глибинах 800 м і більше на основі теорії прийняття рішень. Методика. Були використані наступні способи прийняття рішень: аналітичний ієрархічний процес (АІП), нечіткі багатокритеріальні методи прийняття рішень (НБМПР) і вибір способу розробки методом Університету Британської Колумбії (УБК). При виборі способу розробки методом Університету Британської Колумбії в якості технічно доцільних було виділено 6 можливих варіантів розробки: поверхове обвалення, шарова виїмка із закладкою, підповерхове обвалення, підповерхо-камерна, виїмка із станковим кріпленням і шарове обвалення. Результати. Розроблено моделі прийняття багатокритеріальних рішень, що містять 4 основні критерії та 11 підкритеріїв для 4 альтернатив, що дозволило в порівнянні зі старими методологіями вибору методів видобутку обрати оптимальний метод підземних гірничих робіт науковим чином, зберігши при цьому лояльність і об’єктивність. Виявлено, що шарова виїмка із закладкою є оптимальним способом розробки на глибоких горизонтах. Так, для шахти “Трепча” даний спосіб підземної розробки є оптимальним, оскільки його ефективність за загальною оцінкою альтернативи (0.443) значно вище, ніж при інших способах розробки. Наукова новизна. Для умов шахти “Трепча” виявлено найбільш ефективний спосіб підземної розробки на основі методів прийняття рішень АІП і НБМПР. Практична значимість. При плануванні та проектуванні розробки вибір способу видобутку є найважливішим і часто ризикованим рішенням, яке фахівці повинні прийняти на основі аналізу геологічних, економічних і геотехнічних характеристик рудника.

Цель. Оценка эффективности современных способов подземной разработки на глубинах 800 м и более на основе теории принятия решений. Методика. Были использованы следующие способы принятия решений: аналитический иерархический процесс (АИП), нечеткие многокритериальные методы принятия решений (НММПР) и выбор способа разработки методом Университета Британской Колумбии (УБК). При выборе способа разработки методом Университета Британской Колумбии в качестве технически целесообразных было выделено 6 возможных вариантов разработки: этажное обрушение, слоевая выемка с закладкой, подэтажное обрушение, подэтажно-камерная, выемка с креплением станковой крепью и слоевое обрушение. Результаты. Разработаны модели принятия многокритериальных решений, содержащие 4 основных критерия и 11 подкритериев для 4 альтернатив, что позволило по сравнению со старыми методологиями выбора методов добычи выбрать оптимальный метод подземных горных работ научным образом, сохранив при этом лояльность и объективность. Выявлено, что слоевая выемка с закладкой является оптимальным способом разработки на глубоких горизонтах. Так, для шахты “Трепча” данный способ подземной разработки является оптимальным, так как его эффективность по общей оценки альтернативы (0.443) значительно выше, чем при других способах разработки. Научная новизна. Для условий шахты “Трепча” выявлен наиболее эффективный способ подземной разработки на основе методов принятия решений АИП и НММПР. Практическая значимость. При планировании и проектировании разработки, выбор способа добычи является важнейшим и зачастую рискованным решением, которое специалисты должны принять на основе анализа геологических, экономических и геотехнических характеристик рудника.