錳資源綠色開采評價指標體系的建立與運用

李 禮，徐龍君，陳冬梅,3

(1．重慶大學 煤礦災(zāi)害動力學與控制國家重點實驗室，重慶 400030；2．重慶市環(huán)境科學研究院，重慶 401147；3．新汶礦業(yè)集團設(shè)計研究院，山東 新泰 271219)

0 前 言

綠色開采由錢鳴高院士率先提出，主要針對粗放型煤炭開采引發(fā)的嚴重礦難災(zāi)害、資源浪費和環(huán)境破壞現(xiàn)象，為實現(xiàn)煤炭開采的清潔生產(chǎn)，提出了實現(xiàn)煤炭資源綠色開采的理念[1-2]。這一理念同樣適用于錳礦開采和資源利用過程。綠色開采技術(shù)是資源開采史的創(chuàng)新，旨在減少資源開采過程中產(chǎn)生的污染，控制和治理已產(chǎn)生的污染；還有綠色產(chǎn)品消費的創(chuàng)新，如深加工拓寬錳產(chǎn)品應(yīng)用范圍，創(chuàng)新技術(shù)提高錳資源利用率等，培養(yǎng)綠色消費意識及減少錳消費過程中和消費后對環(huán)境的破壞[3-7]。

錳資源綠色開采評價是通過對系統(tǒng)的功能分析、經(jīng)濟效益分析、環(huán)境適應(yīng)性分析及資源保護性分析來幫助決策者采取措施；通過對具體工藝、設(shè)備、開采順序及開采方法的診斷，找出其中能耗高、物耗高、污染重的原因，提出減少資源浪費和錳矸石排放的工藝，盡量減少對周圍環(huán)境的影響，以保證錳資源綠色開采長期、和諧發(fā)展，實現(xiàn)效益最大化。

綠色開采評價作為綠色開采研究的重要方面，他的客觀與否決定著錳資源綠色開采的成敗。因此，尋求一種能客觀衡量錳資源綠色開采總體性能和發(fā)展程度的評價方法與指標體系具有重大而深遠的意義。從綠色開采的內(nèi)涵入手，建立了錳資源綠色開采評價指標體系與評價方法，并以重慶秀山錳資源開采利用為例進行實際運用。

1 錳資源綠色開采評價指標體系

錳資源綠色開采系統(tǒng)復雜，評價因素較多，且具有不同的類別和層次，屬于多層次目標體系。而層次分析法指標體系是由低層向高層逐級進行的，可對各級子目標和總目標予以評價并量化打分。

1.1 指標體系的原則和功能

對于錳資源綠色開采評價的復雜系統(tǒng)而言，需要多個指標組成一個有機整體。通過建立指標體系來描述系統(tǒng)發(fā)展狀況，且指標的選擇應(yīng)遵循系統(tǒng)性原則、科學性原則、相對完備性原則、可操作性原則和結(jié)構(gòu)層次性原則。

一套科學客觀的錳資源綠色開采評價指標體系應(yīng)具有以下2個功能：a可為評價綠色開采發(fā)展現(xiàn)狀提供可信的定量依據(jù)，從而能夠在定性的基礎(chǔ)上對某一綠色開采項目給出量化的評價結(jié)果；b可作為國家對錳資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略評價指標體系的重要組成部分。

1.2 錳資源綠色開采評價指標體系的建立

按照錳資源綠色開采的特征建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型，該模型分為3層，第1層為總目標(D)，即綠色開采發(fā)展程度；第2層為準則層(P)，即錳資源綠色開采評價的主要準則；第3層為評價指標層(A)，即具體描述綠色開采的各項指標。

評價指標重點考察錳資源開采中生產(chǎn)裝備的先進性、資源能源利用的可持續(xù)性、污染排放及治理狀況和環(huán)境保護的有效性[8-10]。準則層分別設(shè)為P1～P5，具體的各項指標設(shè)為A1～A15，錳資源綠色開采評價指標體系見圖1。

圖1 錳資源綠色開采評價指標體系

1.3 錳資源綠色開采評價方法

錳資源綠色開采評價方法的選擇應(yīng)注意2個問題：a錳資源綠色開采評價體系中各項指標存在著不可公度性；b要有定量的表述才能對綠色開采系統(tǒng)作出客觀的評價。因此，采用模糊數(shù)學的方法[11]來使各項指標具有公度性以及將定性指標定量化。

將錳資源綠色開采程度設(shè)為D。參照礦山清潔生產(chǎn)標準[10]，錳資源綠色開采程度綜合評價的設(shè)定分值見表1。

表1 礦山綠色開采程度參照

注：D為錳資源綠色開采程度。

錳資源綠色開采評價的步驟如下。

1)確定評判指標集U={a1,a2,…,an}

2)建立評判指標隸屬度矩陣

確定各指標對于某種狀態(tài)屬性的隸屬度，采用模糊統(tǒng)計的方法對指標等級的隸屬度進行確定。以區(qū)間[0,1]的區(qū)間數(shù)表示某模糊隨機指標的某一特征屬性的程度值，請有關(guān)專家進行測量并打分，得出評判指標隸屬度矩陣R=[R1,R2,…,Rn]T，式中Ri為ai對應(yīng)的隸屬度，其取值由隸屬度函數(shù)決定。

當指標值越大綠色開采程度越高時，其隸屬度函數(shù)為：

當指標值越大綠色開采程度越差時，其隸屬度函數(shù)為：

式中 1——理想狀態(tài)；

0——最差狀態(tài)；

m——理想狀態(tài)相當?shù)闹笜酥担?/p>

n——最差狀態(tài)相當?shù)闹笜酥担?/p>

a——礦山實際指標Ai的分值。

3)確定權(quán)重系數(shù)矩陣

4)計算分析

D=R×C=[R1，R2,…,Rn]T×[C1,C2,…,Cn]

(1)

式中D——綜合評價值；

R——評判指標隸屬度矩陣；

C——權(quán)重系數(shù)矩陣。

將隸屬度及權(quán)重數(shù)據(jù)代入評價矩陣，計算得出綠色開采程度評價值D即可判斷出礦山所處的綠色開采發(fā)展階段。

2 重慶秀山錳資源綠色開采評價

2.1 重慶秀山錳資源開采利用現(xiàn)狀

重慶市秀山縣具有豐富錳礦資源，現(xiàn)探明儲量2 400萬t，遠景儲量達5 000萬t。根據(jù)秀山縣近年統(tǒng)計年鑒資料[12]，2010年秀山縣共有錳礦開采企業(yè)37家，實際錳礦石開采和錳粉加工量達到190萬t，占全國總量的近1/6；電解金屬錳企業(yè)18家，產(chǎn)量達到歷史最高水平20.1萬t，占國內(nèi)總產(chǎn)量的15.4%；硅錳合金生產(chǎn)企業(yè)6家，總產(chǎn)量2.4萬t；硫酸生產(chǎn)企業(yè)3家，總產(chǎn)量24.0萬t。在秀山縣經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中，錳礦業(yè)已占據(jù)秀山工業(yè)的大半壁江山，錳資源加工業(yè)已成為拉動秀山經(jīng)濟增長的重要力量。

然而，多年來秀山錳礦業(yè)經(jīng)營粗放、體制落后、片面追求短期效益，資源浪費嚴重，礦山環(huán)境遭到污染，嚴重制約了錳礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時也影響了秀山縣的經(jīng)濟發(fā)展[13-15]。通過對秀山錳資源綠色開采進行評價，有利于為秀山制定錳資源和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展措施提供科學依據(jù)。

2.2 重慶秀山錳資源綠色開采評價

根據(jù)圖1中所列的指標及評價等級，利用2012年最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)和對秀山錳礦總體開采情況進行實地調(diào)研，并通過專家評價法對秀山錳資源開采情況進行綜合評價，得出各指標分數(shù)及項目綜合評價分值，具體見表2。

將表2中的數(shù)據(jù)代入式(1)，求得D=0.596，由表1可知，2012年秀山錳資源的開采屬由傳統(tǒng)開采向綠色開采發(fā)展的階段。

表2 2012年秀山錳資源綠色開采指標評價

3 結(jié) 論

1)分析錳資源綠色開采評價的內(nèi)涵及其原則。利用層次分析法(AHP)及模糊數(shù)學方法，建立錳資源綠色開采評價指標體系和方法，可客觀地評價錳資源綠色開采總體性能和發(fā)展程度。

2)利用建立的錳資源綠色開采評價指標體系和方法，對秀山錳資源開采現(xiàn)狀進行實例評價，得出2012年秀山錳資源綠色開采程度綜合評價值為0.596，屬于由傳統(tǒng)開采向綠色開采發(fā)展的階段。

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