分類分級視角下煤礦廢棄地再開發(fā)潛力研究

榮亞飛，張 博，2，孫旭東，2

(1.中國礦業(yè)大學(北京) 管理學院，北京 100083；2.中國礦業(yè)大學(北京) 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，北京 100083)

隨著長期的礦產(chǎn)開采，我國各類礦區(qū)現(xiàn)已逐步進入了資源枯竭退出期，我國認定的262座資源型城市已有67座成為資源衰退型城市[1]。同時，2016年供給側改革以來，出臺的淘汰落后煤炭產(chǎn)能政策進一步加快了礦區(qū)退出關閉速度，預計到2030年我國煤礦廢棄地數(shù)量將達到1.5萬處[2]。鑒于煤礦廢棄地再開發(fā)存在資金短缺、地質條件復雜、關鍵技術不成熟、修復成本高、相關政策支持缺乏等問題，大規(guī)模新增的煤礦廢棄地亟需篩選與識別，以便對其進行優(yōu)先開發(fā)或促進市、縣、州及其他類型地區(qū)層面大量煤礦廢棄地的評估，為政府對煤礦廢棄地分類管理、資金分配和制定初步的規(guī)劃策略提供理論支撐。

關于煤礦廢棄地再開發(fā)利用的研究可分為兩大類，一是研究具體資源或具體地點煤礦的再開發(fā)潛力，可分為三小類：或評價具體地點、具體資源的再開發(fā)潛力如沁水盆地煤層氣[3]、達摩溝廢棄礦井煤矸石[4]，或僅評價具體某類資源如地下空間[5-9]、地熱[10]、煤層氣[11]等的再開發(fā)潛力，或僅評價具體地點的整體再開發(fā)潛力[12-14]。二是利用DSR模型[15]、模糊綜合評價[16]、系統(tǒng)動力學[17]等開展煤礦廢棄地土地復墾時序研究或采用GIS[18]、Timbre Brownfield Prioritization Tool工具[19，20]、A-B-C模型[21]等分析煤礦廢棄地再開發(fā)時序。整體上，煤礦廢棄地再開發(fā)利用的研究已具備研究基礎，但針對煤礦廢棄地多對象、不同開發(fā)策略下煤礦廢棄地再開發(fā)研究不足。

鑒于此，基于相關文獻及專家意見，本文充分考慮煤礦廢棄地位置、經(jīng)濟、環(huán)境、資源等要素的差異性[21]，系統(tǒng)性分析煤礦廢棄地再開發(fā)能力，從資源、生態(tài)和地域三個維度構建了煤礦廢棄地再開發(fā)潛力評價指標體系。并以習近平總書記在十九大報告中提出的生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展理念及區(qū)域協(xié)調發(fā)展戰(zhàn)略為核心思想，綜合考慮煤礦廢棄地資源利用、生態(tài)環(huán)境修復與區(qū)域均衡發(fā)展之間的優(yōu)先關系，提出了“資源序”和“開發(fā)序”兩種開發(fā)排序準則，建立了可處理多維約束的煤礦廢棄地開發(fā)分類、多級的集成評價方法，為科學識別煤礦廢棄地再開發(fā)潛力，探尋多策略下煤礦廢棄地再開發(fā)模式提供科學依據(jù)。

1 多策略視角下煤礦廢棄地開發(fā)分類、多級的綜合決策方法

1.1 煤礦廢棄地再開發(fā)潛力評價指標體系構建

基于相關文獻[22，23]和國家生態(tài)修復政策的解讀，同時征詢有關專家意見，從賦存條件、生態(tài)條件和地域條件三個維度構建了煤礦廢棄地再開發(fā)潛力綜合評價指標體系(圖1)。其中，賦存條件衡量資源的賦存情況，從資源量、資源質量兩個方面評價煤礦廢棄地可開發(fā)利用資源的品質及可利用價值；生態(tài)條件評估煤礦廢棄地生態(tài)系統(tǒng)二次開發(fā)的承載力和可行性，從自然生態(tài)環(huán)境狀況、生態(tài)破壞情況及生態(tài)治理現(xiàn)狀三個方面評價；地域條件衡量煤礦廢棄地所在區(qū)域地理位置、經(jīng)濟、社會等因素對開發(fā)利用的影響；各級指標采用D+、D、D-表示好、一般、差三個等級。

圖1 煤礦廢棄地再開發(fā)潛力評價指標體系

1.2 煤礦廢棄地再開發(fā)潛力三級指標集成及等級評定

邀請資源、生態(tài)、經(jīng)濟、社會等領域的四名專家(專家人數(shù)需根據(jù)被評估煤礦廢棄地數(shù)量進行調整，此處設定專家人數(shù)為4)，采用0-1評分法對煤礦廢棄地再開發(fā)潛力三級指標進行評價。同時，為保證評價結果的效度與信度，評審專家需以煤礦廢棄地基礎數(shù)據(jù)為支撐，借用專家相關知識與經(jīng)驗進行評價；或在數(shù)據(jù)不足情況下，所選評審專家需具備被評估煤礦實地調研經(jīng)驗。煤礦廢棄地再開發(fā)潛力指標分值與等級對應關系見表1。

表1 煤礦廢棄地再開發(fā)潛力指標分值與等級對應關系

鑒于煤礦廢棄地賦存條件維度三級指標均從“質”與“量”兩個方面衡量資源的再開發(fā)可行性，與生態(tài)條件、地域條件維度評價指標集成方式不同，資源再開發(fā)需同時滿足“質”與“量”兩個條件。為此，本文運用模糊數(shù)學中的模糊算子集成賦存條件維度三級指標：

Score(Ai)=D1(Score(Ai))∧D2(Score(Ai))∧

D3(Score(Ai))∧D4(Score(Ai)) (i=1，2，3)

(1)

生態(tài)條件與地域條件維度三級指標集成采用線性平均方法：

1.3 賦存條件潛力分類劃分

由于煤礦廢棄地資源稟賦的差異性及資源評價的獨立性(假定各種資源評價結果并不會相互影響)，為避免煤礦廢棄地賦存條件維度評估線性加總，造成“煤礦廢棄地資源差異較大(即含有優(yōu)質資源和不適宜開發(fā)的資源)的賦存條件維度潛力小于煤礦廢棄地資源差異較小(均為適宜開發(fā)資源)的賦存條件維度潛力”的錯誤判斷，采用模糊數(shù)學中的取大運算計算煤礦廢棄地賦存條件維度潛力(公式(4))，同時因具有開發(fā)利用價值的資源越多、煤礦廢棄地再開發(fā)潛力越高，將資源賦存條件維度潛力劃分為四類：復合優(yōu)質資源、單一優(yōu)質資源、適宜開發(fā)資源、不適宜開發(fā)資源，具體見表2。

Score(A)=max(Score(A1)，Score(A2)，Score(A3))

(4)

式中，Score(A)為煤礦廢棄地賦存條件維度得分。

表2 煤礦廢棄地賦存條件潛力分類

1.4 基于開發(fā)與資源排序關系的煤礦廢棄地再開發(fā)潛力評價方法

以習近平總書記在十九大報告中提出的生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展理念、區(qū)域協(xié)調發(fā)展戰(zhàn)略為核心思想，煤礦廢棄地生態(tài)治理具有急迫性，煤礦廢棄地再開發(fā)優(yōu)先排序時需優(yōu)先考慮生態(tài)治理需求；其次考慮區(qū)域協(xié)調發(fā)展，根據(jù)煤礦廢棄地地域分布，優(yōu)先開發(fā)經(jīng)濟落后地區(qū)；最后，遵循投資決策原則，優(yōu)先開發(fā)經(jīng)濟效益高的地區(qū)。同時，煤礦廢棄地資源化利用作為煤礦廢棄地再開發(fā)的核心，排序關系應突出多種資源綜合利用以及資源的高質量利用，具有開發(fā)利用價值的資源越多、資源的品質及可利用價值越好，廢棄地開發(fā)越優(yōu)先。綜合考慮礦區(qū)煤礦廢棄地資源賦存條件分類、生態(tài)與區(qū)域經(jīng)濟特征，提出多策略的兩種排序關系。

定義開發(fā)序：

生態(tài)治理>區(qū)域均衡發(fā)展>經(jīng)濟性

(5)

定義資源序：

復合優(yōu)質資源>單一優(yōu)質資源>適宜開發(fā)

資源>不適宜開發(fā)資源

(6)

綜上所述，對開發(fā)序和資源序的雙重開發(fā)序列準則進行綜合排序，煤礦廢棄地具體開發(fā)等級排序及必要條件見表3。其中，生態(tài)治理開發(fā)必要條件是B2=D-，B3=D-，區(qū)域均衡發(fā)展開發(fā)必要條件為C1=D+，C2=D-，經(jīng)濟性開發(fā)必要條件為至少具有一種資源屬于D+，同時生態(tài)潛力和地域開發(fā)潛力的評價指標等級均為D+。

表3 煤礦廢棄地再開發(fā)潛力等級

2 案例分析

2.1 研究區(qū)域概況

鑒于篇幅有限，本文僅以木城澗煤礦及西露天礦為例，展開應用研究。木城澗煤礦屬于北京京西礦區(qū)，于1952年投產(chǎn)，位于北京市門頭溝區(qū)，距離市中心45km，屬于近郊地區(qū)，2018年為響應國家化解過剩產(chǎn)能及疏解非首都功能的任務，在政府給予政策支持等綜合措施的引導下徹底關閉退出。西露天煤礦位于撫順市市區(qū)，開采于1901年，是一個擁有百年歷史的大型煤礦，因長期的礦產(chǎn)開采導致資源枯竭、生態(tài)破壞嚴重，于2019年正式閉礦。

2.2 煤礦廢棄地再開發(fā)潛力評價

邀請資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會領域的四名專家，以北京木城建煤礦及撫順西露天煤礦調研資料作為參考資料，輔助專家對北京木城澗煤礦及撫順西露天煤礦三級指標進行評價。根據(jù)公式(1)—(3)，得到北京木城澗煤礦及撫順西露天煤礦二、三級指標得分及等級，具體見表4。

表4 北京木城澗煤礦及撫順西露天煤礦二、三級指標得分及等級

2.2.1 北京木城澗煤礦

根據(jù)表2賦存條件潛力分類，木城澗煤礦屬于復合優(yōu)質資源類型，含有地下空間、礦井水及旅游資源三種優(yōu)質資源。生態(tài)條件維度，木城澗煤礦自然生態(tài)環(huán)境、生態(tài)破壞、生態(tài)治理均處于D+，生態(tài)系統(tǒng)再開發(fā)承載力、可行性高，這主要與門頭溝“首都西部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)”定位有關[15]，促使煤礦綠化覆蓋率、人均園林綠地面積、土地復墾率等均優(yōu)于一般水平。地域條件維度，木城澗煤礦社會經(jīng)濟因素、交通區(qū)位條件指標均處于D+，具有良好的經(jīng)濟社會環(huán)境，這主要因為北京作為國家政治與經(jīng)濟中心，社會、經(jīng)濟、技術等方面較為完善與發(fā)達，使得木城澗煤礦與其他省市煤礦相比具有無可比擬的優(yōu)勢。

依據(jù)表2煤礦廢棄地再開發(fā)潛力等級，木城澗煤礦滿足經(jīng)濟性開發(fā)的必要條件，屬于經(jīng)濟優(yōu)先Ⅰ型，實施再開發(fā)利用時，需要采用“引導性+市場主導”策略，在北京市政府頒布的《關于加快西部地區(qū)轉型發(fā)展實施意見》《促進產(chǎn)煤地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉型發(fā)展實施方案》等一系列政策引導、推動下，采用市場運作的方式推行木城澗煤礦再開發(fā)利用。

2.2.2 撫順西露天煤礦

根據(jù)表2賦存條件潛力分類，西露天煤礦屬于復合優(yōu)質資源類別，擁有地下空間、旅游資源兩種優(yōu)質資源。生態(tài)條件維度，西露天煤礦生態(tài)破壞與生態(tài)治理等級均為D-，煤礦生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，雖然從綜合治理和整合利用兩個方面對礦區(qū)環(huán)境進行治理，但礦坑生態(tài)劃分治理面積僅達礦坑面積的1/5[23]。地域條件維度，西露天煤礦交通區(qū)位條件等級與社會經(jīng)濟因素等級差異較大，交通區(qū)位條件等級為D+、社會經(jīng)濟因素等級為D-，雖然煤礦位于撫順市市區(qū)，地理位置優(yōu)越，交通極為便利，但由于撫順市為資源型城市，因煤而興，也因煤而衰，礦產(chǎn)資源的衰竭導致城市社會問題突出、經(jīng)濟滯后發(fā)展，亟需轉型發(fā)展。

西露天煤礦滿足生態(tài)區(qū)域均衡發(fā)展的必要條件，屬于生態(tài)區(qū)域均衡Ⅰ型，實施再開發(fā)利用時，需要采用“強制+扶植性開發(fā)”策略，為推動西露天煤礦綜合治理帶動城市轉型，政府需督促西露天煤礦生態(tài)恢復與綜合治理，采用重點傾斜、優(yōu)先扶持等措施，促進煤礦轉型發(fā)展，以期帶動其他產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，從而提速城市轉型發(fā)展。

3 結 論

鑒于以往煤礦礦區(qū)廢棄地開發(fā)研究缺乏分級、分類視角的綜合評價，本文基于相關文獻及專家意見，在綜合考慮煤礦礦區(qū)廢棄地因位置、經(jīng)濟、環(huán)境、居民等要素的差異性基礎上，建立可處理多維約束的煤礦礦區(qū)廢棄地開發(fā)的分類、多級的集成評價方法，并以北京木城澗煤礦和撫順西露天煤礦為例開展應用研究。

1)北京木城澗煤礦屬于經(jīng)濟優(yōu)先Ⅰ型，具有良好的資源、生態(tài)、社會與經(jīng)濟環(huán)境，擁有礦井水、地下空間及旅游資源三種優(yōu)質資源，需按照政策引導、政府推動、市場運作的方式進行開發(fā)決策。

2)撫順西露天礦煤礦屬于生態(tài)區(qū)域均衡Ⅰ型，擁有地下空間、旅游資源兩種優(yōu)質資源，因生態(tài)環(huán)境破壞及區(qū)域發(fā)展滯后問題，政府需督促企業(yè)加強西露天煤礦生態(tài)恢復與綜合治理，采用重點傾斜、優(yōu)先扶持等措施，推動煤礦發(fā)展以提速城市轉型。

3)本文評估方法為煤礦廢棄地優(yōu)先開發(fā)的排序問題，具有工作量低、操作簡單、較快分析排序的特點，可實現(xiàn)煤礦廢棄地的優(yōu)先開發(fā)分類、分級評價，為政府對煤礦廢棄地分類管理和制定整體規(guī)劃提供理論支撐。但由于本文評價方法雖借用專家相關知識與經(jīng)驗獲得的，但仍需以礦區(qū)基礎數(shù)據(jù)為支撐以確保評價結果的客觀性與準確性。為推進該方法的實踐應用，需要進一步完善在產(chǎn)礦井資源生態(tài)評價制度，加強煤礦廢棄地資源數(shù)據(jù)庫建設。

4)煤礦廢棄地再開發(fā)、利用評價屬于系統(tǒng)工程問題，許多評價指標影響分析是綜合的、過程的評價問題，需要長期時間或狀態(tài)比較等研究條件，應形成從礦井開采到閉坑全開采周期的資源、生態(tài)、環(huán)境等數(shù)據(jù)監(jiān)控。

5)我國煤礦廢棄資源量大，需要構建廢棄資源數(shù)據(jù)庫，利用信息化手段實現(xiàn)全部的數(shù)據(jù)管理，加快發(fā)展以定量數(shù)據(jù)為基礎的智能決策模式。