基于生命周期可持續(xù)性評(píng)估理論的綠色礦山開(kāi)采研究

摘 要：礦山開(kāi)采是社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中不可或缺的一部分，然而，傳統(tǒng)的礦業(yè)活動(dòng)常常伴隨著嚴(yán)重的環(huán)境破壞、資源浪費(fèi)以及社會(huì)公平等問(wèn)題。因此，通過(guò)基于生命周期可持續(xù)性評(píng)估理論的全面指標(biāo)體系和建議，為綠色礦山開(kāi)采提供系統(tǒng)性的理論框架和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并提出一種多境界開(kāi)采模式。在白云鄂博礦區(qū)的實(shí)踐中，采納建議與多境界開(kāi)采模式后結(jié)果顯示環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三大指標(biāo)評(píng)分平均提升39.04%。結(jié)果表明：研究提出的先進(jìn)理論框架與實(shí)踐路線(xiàn)為綠色礦山開(kāi)采的發(fā)展注入了新的思路，為促進(jìn)礦業(yè)向更加環(huán)保、社會(huì)負(fù)責(zé)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的方向發(fā)展提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示。

關(guān)鍵詞：礦山 綠色開(kāi)采 生命周期 可持續(xù)性評(píng)估

中圖分類(lèi)號(hào)： TD98

Research on Green Mining Based on Life Cycle Sustainability Assessment Theory

LI Aiwei

Daliuta Coal Mine of Shendong Coal， China Energy GrouiBHwUF9kleJFkJhKo7rgvg==p，， Yulin，

Shaanxi Province， 719300 China

Abstract： Mining is an indispensable part of social and economic activities. However， traditional mining activities are often accompanied by serious problems such as environmental damage， resource waste， social equity. Therefore， through a comprehensive indicator system and suggestions based on Life Cycle Sustainability Assessment theory， a systematic theoretical framework and practical experience are provided for green mining， and a multi-realm mining model is proposed. In practice in Bayan Obo Mining Area， after adopting the suggestions and the multi-realm mining model， the results showed that the scores for the three major indicators of environment， society， and economy increased by an average of 39.04%. The results show that the advanced theoretical framework and practical route proposed have injected new ideas into the development of green mining， and provided useful experience and inspiration to promote the development of mining industry in a more environmentally friendly， socially responsible， and economically sustainable direction.

Key Words： Mine; Green mining; Life cycle; Sustainability assessment

隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，礦業(yè)行業(yè)在實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)的同時(shí)，不可避免地面臨來(lái)自環(huán)境和社會(huì)方面的挑戰(zhàn)[1]。傳統(tǒng)的礦山開(kāi)采往往伴隨著生態(tài)破壞、資源浪費(fèi)和社會(huì)不公平等問(wèn)題，引發(fā)了社會(huì)對(duì)礦山可持續(xù)性的迫切關(guān)注[2]。在這一背景下，綠色礦山的概念應(yīng)運(yùn)而生[3]。李岱鮮等人[4]針對(duì)小型礦山在綠色化方面的相對(duì)滯后的問(wèn)題，通過(guò)某小型金礦在河南省的綠色礦山建設(shè)案例，為促進(jìn)小型綠色礦山建設(shè)發(fā)展提供了有益的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和建議。柳曉娟等人[5]針對(duì)綠色礦山建設(shè)中企業(yè)積極性不足的問(wèn)題，提出通過(guò)政府規(guī)制引導(dǎo)，遵循生態(tài)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)資本循環(huán)機(jī)制，以財(cái)稅金融政策引導(dǎo)、綠色發(fā)展價(jià)格機(jī)制制定和技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)的方法，從而促使企業(yè)更積極參與綠色礦山建設(shè)。然而，眾多研究中缺少對(duì)整個(gè)礦山生命周期的全面性評(píng)估。在此背景下，研究聚焦于綠色礦山開(kāi)采，并將生命周期可持續(xù)性評(píng)估（Life Cycle Sustainability Assessment， LCSA）引入研究框架中，考量礦山開(kāi)采活動(dòng)在其整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的潛在影響。研究旨在為礦業(yè)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展方面提供新思路和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。研究根據(jù)LCSA結(jié)合多種方法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重分配，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)性地提出多境界開(kāi)采模式，具有創(chuàng)新性。

1基于LCSA的綠色礦山開(kāi)采

1.1基于LCSA的指標(biāo)體系

針對(duì)傳統(tǒng)礦山開(kāi)采存在的不良生態(tài)問(wèn)題，研究提出一種以L(fǎng)CSA為基礎(chǔ)的綠色礦山開(kāi)采。LCSA將傳統(tǒng)的生命周期評(píng)估、生命周期成本評(píng)估、社會(huì)生命周期評(píng)估三者有機(jī)地結(jié)合，通過(guò)綜合考慮3個(gè)方面的因素，提供更全面的可持續(xù)性評(píng)估。在綠色礦山開(kāi)采中使用LCSA，能夠不再受限于傳統(tǒng)的單一維度評(píng)估，使評(píng)估更為全面，能夠更好地反映綠色礦山開(kāi)采對(duì)各個(gè)方面的綜合影響。

為確保 LCSA 的合理應(yīng)用，研究建立了一個(gè)全面且系統(tǒng)的指標(biāo)體系，涵蓋了環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì) 3 個(gè)方面，以確保對(duì)綠色礦山開(kāi)采的可持續(xù)性進(jìn)行深入評(píng)估。

在環(huán)境指標(biāo)方面，研究選取3個(gè)大指標(biāo)：首先是關(guān)鍵的量化評(píng)估溫室氣體排放；其次是資源利用效率的評(píng)估，涵蓋了對(duì)水、能源和原材料等自然資源的有效利用；最后是生物多樣性維護(hù)方面，考慮了礦山對(duì)周邊生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括對(duì)野生動(dòng)植物棲息地的保護(hù)和對(duì)生態(tài)平衡的維護(hù)。

在社會(huì)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，同樣各自選取3個(gè)大指標(biāo)。社會(huì)指標(biāo)分別為勞工權(quán)益的評(píng)估、社區(qū)參與及文化遺產(chǎn)保護(hù)，其中：勞工權(quán)益的評(píng)估關(guān)注礦山開(kāi)采對(duì)勞工的合理對(duì)待；社區(qū)參與的考慮則強(qiáng)調(diào)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)在決策和運(yùn)營(yíng)中的參與度；文化遺產(chǎn)保護(hù)方面關(guān)注礦山對(duì)當(dāng)?shù)匚幕z產(chǎn)的潛在影響。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)則涉及投資回報(bào)率、就業(yè)機(jī)會(huì)、創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展。投資回報(bào)率的評(píng)估有助于驗(yàn)證綠色礦山開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)可行性。就業(yè)機(jī)會(huì)反映礦山開(kāi)采對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的積極影響。創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展的評(píng)估旨在推動(dòng)綠色技術(shù)在礦山開(kāi)采中的應(yīng)用。

由于傳統(tǒng)的指標(biāo)評(píng)估忽略了各個(gè)指標(biāo)的特性與其重要程度，因此，研究結(jié)合層次分析法（Analytic Hierarchy Process， APH）與判別矩陣法（Criteria Importance Through Intercriteria Correlation， CRITIC），并利用博弈論的方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配。首先，AHP用于計(jì)算各指標(biāo)之間的相對(duì)權(quán)重，通過(guò)將問(wèn)題分解為層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)建判斷矩陣，最終得出每個(gè)指標(biāo)相對(duì)于其他指標(biāo)的權(quán)重。其次，CRITIC法通過(guò)分析指標(biāo)之間的相互關(guān)聯(lián)性，以更科學(xué)地反映它們的相對(duì)貢獻(xiàn)。最后，博弈論方法用于確定最終的融合權(quán)重，考慮了不同利益相關(guān)指標(biāo)之間的博弈關(guān)系，以在多利益相關(guān)者環(huán)境中實(shí)現(xiàn)權(quán)衡，確保權(quán)重分配的公正性和可接受性。具體過(guò)程如下，假設(shè)個(gè)指標(biāo)的權(quán)重向量與其線(xiàn)性組合如式（1）所示。

式（1）中，表示線(xiàn)性組合系數(shù)，表示可能的權(quán)重集。研究創(chuàng)建一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，如式（2）所示。

式（2）的目的保證不同權(quán)重的分別具有一致性與合理性，其核心思想是利用中的權(quán)重優(yōu)化，最小化與之間的距離差值。研究利用矩陣微分性質(zhì)對(duì)式（2）的最優(yōu)化一階導(dǎo)數(shù)條件求解，如式（3）所示。

進(jìn)一步，對(duì)優(yōu)化后的進(jìn)程歸一化處理，可得到最終的融合權(quán)重，如式（4）所示。

因此，根據(jù)上述內(nèi)容結(jié)合綠色礦山開(kāi)采過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，研究構(gòu)建的基于LCSA的綠色礦山開(kāi)采指標(biāo)體系如圖1所示。

由圖1可知，研究在大指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)分，以全面了解開(kāi)采對(duì)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面的影響，確保每個(gè)階段都得到充分關(guān)注，從而推動(dòng)綠色礦山開(kāi)采實(shí)踐向更加可持續(xù)的方向發(fā)展。

1.2 基于綠色礦山開(kāi)采指標(biāo)體系的開(kāi)采建議

針對(duì)礦山開(kāi)采中存在的問(wèn)題，研究在基于LCSA的綠色礦山開(kāi)采指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，提出綠色礦山開(kāi)采建議，整體思想如圖2所示。

由圖2可知，研究主要圍繞6個(gè)方面，并針對(duì)9個(gè)大指標(biāo)，27個(gè)小指標(biāo)提出建議。環(huán)境方面，首先針對(duì)溫室氣體排放，研究建議實(shí)施能效改進(jìn)，引入先進(jìn)的綠色技術(shù)和設(shè)備，其次對(duì)于資源利用效率，研究建議采取循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐，優(yōu)化資源利用鏈條。生物多樣性維護(hù)方面，研究建議制定并實(shí)施生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃，促進(jìn)采礦區(qū)域的生物多樣性維護(hù)。社會(huì)方面，首先針對(duì)勞工權(quán)益，研究建議優(yōu)化礦山工作環(huán)境，提高勞動(dòng)條件，制定合理的薪酬制度，加強(qiáng)職業(yè)健康與安全培訓(xùn)。針對(duì)社區(qū)參與，研究建議在礦山開(kāi)采決策過(guò)程中主動(dòng)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)進(jìn)行廣泛的溝通和咨詢(xún)，提高信息透明度。最后針對(duì)文化遺產(chǎn)保護(hù)，研究建議在礦山周邊進(jìn)行文化遺產(chǎn)調(diào)查，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，提高居民對(duì)文化遺產(chǎn)的重視和保護(hù)意識(shí)。經(jīng)濟(jì)方面，首先針對(duì)投資回報(bào)率，研究建議引入先進(jìn)的礦山技術(shù)和管理實(shí)踐方法，實(shí)施有效的投資風(fēng)險(xiǎn)管理策略。其次針對(duì)就業(yè)機(jī)會(huì)，研究建議優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)居民的就業(yè)需求，提高就業(yè)信息的透明度，提供平等的就業(yè)機(jī)會(huì)。最后針對(duì)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展，研究建議加大對(duì)礦山技術(shù)創(chuàng)新的投入，引入智能化和環(huán)保技術(shù)。

1.3 多境界開(kāi)采模式

為有效解決開(kāi)采過(guò)程中周邊環(huán)境和土地利用的挑戰(zhàn)，研究在基于LCSA的綠色礦山開(kāi)采指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，提出一種策略性的多境界開(kāi)采模式。此模式開(kāi)采工藝示意圖如圖3所示。

由圖3可知，礦山開(kāi)采過(guò)程中的推進(jìn)方向首先是自上而下，并采用臺(tái)階式開(kāi)采法。其次推進(jìn)方向?yàn)橛衫镏羶?nèi)，由此將礦山開(kāi)采分為多個(gè)境界。多境界開(kāi)采模式通過(guò)在爆破前增加臺(tái)階的高度以提高整體生產(chǎn)效率，并在接近最終開(kāi)采境界時(shí)，同樣引入臺(tái)階分段方式，降低邊坡角度。在廢石剝離過(guò)程中，多境界開(kāi)采模式摒棄傳統(tǒng)的外部排土場(chǎng)設(shè)置，采用內(nèi)排方式，降低對(duì)土地的占用，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。多境界開(kāi)采模式還引入光面和預(yù)裂爆破技術(shù)最小化對(duì)最終邊坡的干擾?？紤]到采場(chǎng)炮孔的方向與礦層的傾角之間存在緊密關(guān)系，多境界開(kāi)采模式既防止當(dāng)炮孔的角度與巖層的傾角一致時(shí)導(dǎo)致根底垮塌的情況發(fā)生，同時(shí)也避免炮孔的角度與巖層的傾角垂直時(shí)引發(fā)的傘巖現(xiàn)象。針對(duì)最終邊坡，多境界開(kāi)采模式實(shí)施覆土、植樹(shù)和覆綠的措施以滿(mǎn)足LCSA環(huán)境指標(biāo)的要求，具體操作中，平臺(tái)下部采用覆渣墊層，墊層厚度為50 cm，主要使用露天開(kāi)采產(chǎn)生的松散剝離物。通過(guò)機(jī)械平土工程，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地覆土厚度的均勻分布，同時(shí)控制地面的平整度和排水情況，確保旱地地面坡度在5°以?xún)?nèi)。

2 綠色礦山開(kāi)采建議實(shí)際應(yīng)用成果

研究針對(duì)白云鄂博礦部分礦區(qū)進(jìn)行綠色礦山開(kāi)采實(shí)際應(yīng)用效果研究。白云鄂博礦區(qū)是內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市的一個(gè)轄區(qū)，擁有世界聞名的超大型稀土和鈮礦產(chǎn)資源。該礦區(qū)擁有豐富的礦產(chǎn)資源，其中鐵礦石儲(chǔ)量約為14億t，稀土儲(chǔ)量約為1億t，還有大量的鈮、錳、銅、磷等礦產(chǎn)資源。研究根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重分布，對(duì)各個(gè)指標(biāo)設(shè)定分?jǐn)?shù)值，對(duì)比采用綠色礦山開(kāi)采建議前后的指標(biāo)評(píng)分，評(píng)分由領(lǐng)域?qū)＜业贸?。結(jié)果如圖4所示。

圖4（a）中，A系列指標(biāo)為環(huán)境方面的指標(biāo)，A-1-1至A-3-3分別代表表1中環(huán)境的二級(jí)指標(biāo)。圖4（b）中B系列與圖4（c）中C系列分別指社會(huì)與環(huán)境方面的指標(biāo)，命名規(guī)則同A系列一致。由圖4（a）可知，采用建議前白云鄂博礦部分礦區(qū)評(píng)分總分為186.3分，采用建議后為253.1分，提升35.86%。由圖4（b）可知，采用建議前白云鄂博礦部分礦區(qū)評(píng)分總分為191.2分，采用建議后為276.6分，提升44.67%。由圖4（c）可知，采用建議前白云鄂博礦部分礦區(qū)評(píng)分總分為186.3分，采用建議后為253.1分，提升36.61%。由此可知，采用綠色礦山開(kāi)采建議后，在環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面都取得了明顯的進(jìn)展，驗(yàn)證了建議的實(shí)際應(yīng)用效果。

3 結(jié)論

針對(duì)礦山開(kāi)采在實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)時(shí)面臨著環(huán)境和社會(huì)挑戰(zhàn)，研究以L(fǎng)CSA理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建了全面而系統(tǒng)的綠色礦山開(kāi)采指標(biāo)體系。結(jié)果顯示在環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面均取得了顯著進(jìn)展。環(huán)境指標(biāo)得分提升35.86%，社會(huì)指標(biāo)提升44.67%，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提升36.61%。總體而言，綠色礦山多境界開(kāi)采模式的實(shí)踐能夠減輕礦業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境和社會(huì)的負(fù)面影響，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升，體現(xiàn)了綠色發(fā)展與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的有機(jī)結(jié)合。

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