閆志剛 劉玉朋 王雪麗

（1.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北省石家莊市，050041；2.煤炭科學(xué)研究總院，北京市朝陽區(qū)，100013）

綠色礦山建設(shè)評價指標(biāo)與方法研究

閆志剛1劉玉朋2王雪麗1

（1.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北省石家莊市，050041；2.煤炭科學(xué)研究總院，北京市朝陽區(qū)，100013）

基于生命周期評價理論，對礦山建設(shè)中的污染源進行辨識，構(gòu)建了符合我國國情的綠色礦山評價標(biāo)準(zhǔn)體系，并參考綠色建筑的相關(guān)評價方法，利用層次分析法和模糊評價法，探討綠色礦山的評價方法，并在實踐中加以應(yīng)用，對于推動我國綠色礦山的建設(shè)具有一定的積極作用。

綠色礦山 評價標(biāo)準(zhǔn) 評價方法 層次分析法 模糊評價

節(jié)能減排作為我國“十二五”期間的一項重要工作，是我國落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要舉措。作為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，采礦業(yè)的節(jié)能減排對于我國節(jié)能減排工作具有重大意義。綠色礦山是采礦業(yè)實施節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。綠色礦山作為一種新型的礦山發(fā)展模式，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在礦山建設(shè)中的應(yīng)用，它將整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略應(yīng)用于礦山建設(shè)與生產(chǎn)的全過程，同時注重經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。

本文基于過程管理的思想，運用生命周期評價理論，對礦山建設(shè)與生產(chǎn)活動中的污染源和耗能源進行辨識，對綠色礦山評價標(biāo)準(zhǔn)進行了探討；利用層次分析法和模糊評價法，構(gòu)建了綠色礦山評價方法，并在實踐中進行了應(yīng)用與檢驗。

1 綠色礦山評價標(biāo)準(zhǔn)體系

生命周期評價（Life Cycle Assessment）是一種對產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝以及活動對環(huán)境的壓力進行評價的客觀過程，通過對能量和物質(zhì)利用以及由此造成的環(huán)境廢物排放進行辨識和量化來進行。生命周期評價的流程包括目標(biāo)和范圍界定、清單分析、影響評價和改善評價。礦山建設(shè)項目的生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響主要由以下幾方面構(gòu)成。

（1）固體廢棄物。固體廢棄物來源于礦山的開發(fā)過程（礦體開掘、巷道開挖等），主要有采礦廢石、尾礦、冶煉廢渣等。

（2）廢氣。廢氣來源主要有兩種：一是產(chǎn)生于礦石開采、巖石爆破、井巷通風(fēng)、礦石粉碎等環(huán)節(jié)；二是使用化石資源（煤炭、天然氣、石油等）進行生產(chǎn)、運輸所產(chǎn)生的廢氣。

（3）廢液。采礦、選礦、礦石深加工等都會產(chǎn)生大量的污水與廢水，含有重金屬、油污、有機物質(zhì)等污染物。

（4）噪聲。主要來源于生產(chǎn)過程中動力裝置、機械設(shè)備、運輸工具等。

（5）地質(zhì)災(zāi)害。礦業(yè)生產(chǎn)會影響礦山地區(qū)的地形地貌，對生態(tài)環(huán)境造成很大影響。同時，井下采空易導(dǎo)致地震、地面塌陷的發(fā)生，礦山開發(fā)所產(chǎn)生的大量礦石與固體廢棄物也容易誘發(fā)泥石流、滑坡、土地鹽堿化等災(zāi)害。

通過對礦山建設(shè)活動污染源進行辨識，參考國內(nèi)外相關(guān)資料和咨詢專家，本文建立了綠色礦山評價指標(biāo)體系，見表1。

表1 綠色礦山評價指標(biāo)體系

2 綠色礦山評價方法

綠色礦山評價涉及到眾多指標(biāo)，這些指標(biāo)中，有些可以用數(shù)量確切表達，有些難以用數(shù)量確切表達，只能定性表達。因此可將層次分析法（AHP）和模糊綜合評價法相結(jié)合，將定量指標(biāo)與定性指標(biāo)一起進行多級模糊綜合評價。

層次分析法是一種將定性問題轉(zhuǎn)化為定量分析的方法，其基本思路是：首先建立層次分析結(jié)構(gòu)模型，然后通過在各級指標(biāo)中進行兩兩比較，構(gòu)造出比較判斷矩陣。最終把定性分析和綜合評價歸結(jié)為下層指標(biāo)相對于上層指標(biāo)的相對重要性權(quán)重值的確定問題，用數(shù)學(xué)方法表達即為求特征值和特征向量的問題。

2.1 綠色礦山評價等級集合

評價等級的集合是對綠色礦山評價指標(biāo)體系中各級指標(biāo)的定性描述。本文將綠色礦山評價的等級分為5級，對應(yīng)的評價等級集合V＝｛vl，v2，v3，v4，v5｝＝｛優(yōu)秀，良好，合格，較差，很差｝。

2.2 評價指標(biāo)的權(quán)重

根據(jù)評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)在評價模型中的重要程度確定不同的權(quán)數(shù)Ai，得到指標(biāo)權(quán)重集A＝（a1，a2，a3，a4，a5）。采用AHP法確定評價指標(biāo)的權(quán)重。

（1）構(gòu)造判斷矩陣。根據(jù)下層指標(biāo)對上層指標(biāo)的重要性確定下層指標(biāo)的權(quán)重。即以上層指標(biāo)為準(zhǔn)則，由專家和技術(shù)人員判斷下層指標(biāo)i與j哪一個更重要，并對重要程度進行賦值，從而得到判斷矩陣。同層次具有n個指標(biāo)，兩兩比較判斷矩陣為C＝（Cij）n×n，Cij表示因素i與j相比，對于上層指標(biāo)的重要程度值。在AHP法中，為了構(gòu)造判斷矩陣，通常根據(jù)一定的比率標(biāo)度將判斷定量化。本文采用較為常用的1～9標(biāo)度方法。

（2）計算指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重計算問題即為計算判斷矩陣的最大特征根及其特征向量的問題。

（3）判斷矩陣的一致性檢驗。判斷矩陣使得判斷思維數(shù)學(xué)化，但判斷矩陣不一定能保持判斷思維的一致性，即保證專家在判斷指標(biāo)重要性時，各判斷之間協(xié)調(diào)一致，不出現(xiàn)自相矛盾的現(xiàn)象。因此，應(yīng)用AHP法時，需進行判斷矩陣的一致性檢驗，以保持判斷思維的一致性?？刹捎脵z驗系數(shù)C.R.檢驗判斷矩陣的一致性。

C.R.——一致性指標(biāo)，當(dāng)C.R.＜0.1時，認為一致性較好，接受判斷矩陣；

R.I.——平均隨機一致性指標(biāo)。矩陣階數(shù)為3階、4階、5階、6階、7階、8階、9階時，R.I.值分別為0.5149、0.8931、1.1185、1.2494、1.3450、1.4200、1.4616。

2.3 構(gòu)造模糊評價矩陣

隸屬函數(shù)的作用是將獲取的指標(biāo)值在評價等級論域｛優(yōu)秀，良好，合格，較差，很差｝中進行模糊化，對每個指標(biāo)分別作出等級評價。隸屬函數(shù)有多種形式，應(yīng)根據(jù)評級指標(biāo)所具有的特征或統(tǒng)計資料并借助專家經(jīng)驗加以選擇。本文選用隸屬函數(shù)為：

Cj為評價指標(biāo)被評為vj的專家人數(shù)。設(shè)指標(biāo)集U中第i個指標(biāo)ui對評價集V中第j個元素vj的隸屬程度為rij，得模糊評價矩陣R。

2.4 模糊綜合評價

多層次的綜合評價過程由層次結(jié)構(gòu)模型的低層向高層進行。通過確定的某一層次指標(biāo)權(quán)重A和模糊評價矩陣R，可得模糊綜合評價向量B，即：

bj為模糊綜合評價指標(biāo)，表示評價對象對評價集vj的隸屬度。按照最大隸屬度原則，取模糊綜合評價向量B中的最大值為指標(biāo)最終評價結(jié)果。

3 實例評價

河北境內(nèi)某煤礦，地面實施包括工業(yè)場地、篩分車間、供水系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、地面污水處理站及井下排水處理站各一座、鍋爐房、辦公樓等。礦井生產(chǎn)主要由四部分組成：井下開采、煤炭加工、產(chǎn)品地面儲運及相應(yīng)的輔助生產(chǎn)設(shè)施，具體來說包括新掘井、副斜井、東風(fēng)井、西風(fēng)井及相應(yīng)的配套設(shè)施。每一部分在運行過程中都會直接或間接地造成環(huán)境影響，如煤炭采掘會造成地表塌陷；排矸過程容易造成水土流失以及污染土地；生產(chǎn)中污、廢水的排放會直接污染水體、土壤等；煤炭在儲運、加工過程中會產(chǎn)生粉塵；鍋爐燃燒會產(chǎn)生煙塵及二氧化硫等酸性氣體；各種機械設(shè)備的運行會產(chǎn)生極大的噪聲，干擾周圍居民的正常生活。

利用AHP法，構(gòu)建兩兩比較判斷矩陣，確定各指標(biāo)的權(quán)重，以判斷矩陣U11（礦產(chǎn)開采）－U11k為例，見表2。

表2 判斷矩陣U11－U11k及其權(quán)重計算與一致性檢驗

多層次的綜合評判過程由層次結(jié)構(gòu)模型的低層指標(biāo)向高層指標(biāo)進行。采用專家團現(xiàn)場打分的方式對該社區(qū)各二級綠色評價指標(biāo)進行評價，并將專家評分結(jié)果匯總代入隸屬度公式，可得評價指標(biāo)對應(yīng)的模糊評價矩陣R?！暗V產(chǎn)開采”對應(yīng)的模糊評價矩陣R11為：

將指標(biāo)權(quán)重集A11＝［0.2486，0.1316，0.4272，0.1243，0.0683］和模糊評價矩陣R11代入公式（3），計算模糊綜合評價向量B11，并根據(jù)最大隸屬度原則，確定各指標(biāo)的評價值Z11。

B11＝A11·R11＝（0.1716，0.3427，0.2945，0.1638，0.0255），Z11＝b113＝0.3427，評價為合格。

對應(yīng)U12：B12＝（0.1530，0.2761，0.4132，0.1111，0.0467），Z12＝0.4132，評價為合格；

對應(yīng)U21：B21＝（0.1933，0.3043，0.2107，0.1912，0.1004），Z21＝0.3043，評價為良好；

對應(yīng)U22：B22＝（0.0185，0.2041，0.3852，0.2907，0.1016），Z22＝0.3852，評價為合格；

對應(yīng)U23：B23＝（0.1001，0.1057，0.2733，0.3874，0.1336），Z23＝0.3874，評價為較差；

對應(yīng)U31：B31＝（0.3253，0.2128，0.3149，0.0813，0.0656），Z31＝0.3253，評價為優(yōu)秀；

對應(yīng)U32：B32＝（0.2842，0.4005，0.2184，0.0970，0.0000），Z32＝0.4005，評價為良好；

由B11和B12可得U1對應(yīng)的模糊評價矩陣R1：

將指標(biāo)權(quán)重集A1＝［0.6667，0.3333］與R1代入公式（3），可得：

B1＝A1·R1＝（0.1654，0.3190，0.3341，0.1462，0.0326），Z1＝b13＝0.3341，評價為合格。

對應(yīng)U2：B2＝（0.1047，0.2245，0.2930，0.2697，0.1075），Z2＝0.2930，評價為合格；

對應(yīng)U3：B3＝（0.3048，0.3067，0.2667，0.0892，0.0328），Z3＝0.3067，評價為良好。

由B1、B2、B3可得U（綠色礦山綜合評價）對應(yīng)的模糊評價矩陣R：

將指標(biāo)權(quán)重集A＝［0.3333，0.3333，0.3333］與R代入公式（3），可得

B＝A·R＝（0.1916，0.2834，0.2979，0.1684，0.1729），Z＝b3＝0.2979，評價為合格。

可見，該煤礦的“綠色礦山綜合評價”為合格。其中，評價指標(biāo)“管理指標(biāo)”評價為優(yōu)秀，“能源消耗”和“安全生產(chǎn)”評價為良好，“礦產(chǎn)開采”、“采選技術(shù)與設(shè)備”、“環(huán)保指標(biāo)”評價為合格，“生態(tài)恢復(fù)”評價為較差。根據(jù)評價結(jié)果，在以后的工作中，應(yīng)在保持管理、安全和能耗優(yōu)勢的同時，注重引進新技術(shù)，提升工藝水準(zhǔn)，提高礦產(chǎn)資源的綜合利用率，并減輕環(huán)境污染，并切實注意改善生態(tài)恢復(fù)相關(guān)工作，提高礦山的綠色化程度。

4 結(jié)論

層次分析法與模糊評價法相結(jié)合的評價方法，適用于包含定性指標(biāo)與定量指標(biāo)在內(nèi)的多指標(biāo)的評價問題，具有簡便易用的優(yōu)勢，并可借助專家的經(jīng)驗提高評價的質(zhì)量。但是該評價方法對評價指標(biāo)權(quán)重的確定有很強的人為主觀因素，應(yīng)探討整合其他的技術(shù)方法，使評價指標(biāo)權(quán)重的確定更加準(zhǔn)確。

［1］ 劉建功.冀中能源低碳運行生態(tài)礦山建設(shè)的創(chuàng)新實踐［J］.中國煤炭，2010（5）

［2］ 張冰，楊繼賢，李今明.兗礦集團節(jié)能減排戰(zhàn)略研究［J］.中國煤炭，2010（9）

［4］ 崔樹軍，陳納，張建云.煤礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)境評價工作的突出問題和應(yīng)對原則［J］.中國煤炭，2010（8）

［4］ 張建民，于瑞雪.特大型礦區(qū)群資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開發(fā)效果評價方法研究［J］.中國煤炭，2011（3）

［5］ 喬繁，盛栗欣.推進綠色礦山建設(shè)工作之淺見［J］.中國礦業(yè)，2010（10）

［6］ 黃敬軍，倪嘉曾，趙永忠.綠色礦山創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)及考評指標(biāo)研究［J］.中國礦業(yè)，2008（7）

［7］ 張德明，賈曉晴，喬繁盛.綠色礦山評價指標(biāo)體系的初步探討［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2010（12）

［8］ 黃應(yīng)盟，趙崇清，孟中華.高峰礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境綜合治理［J］.采礦技術(shù)，2010（3）

［9］ 劉育明.大型礦山企業(yè)建設(shè)的創(chuàng)新和發(fā)展［J］.采礦技術(shù)，2010（3）

Evaluation criterion and method of green mine

Yan Zhigang1，Liu Yupeng2，Wang Xueli1
（1.Shijiazhuang Institute of Railway Technology，Shijiazhuang，Hebei 050041，China；2.China Coal Research Institute，Chaoyang，Beijing 100013，China）

According to the actual situation in our country，this paper designed a set of evaluation criterion of green mine with life cycle impact assessment method.Combined this evaluation criterion with AHP and fuzzy evaluation，we can evaluate green level of a mine.

green mine，evaluation criterion，evaluation method，AHP，fuzzy evaluation

TD212

B

河北省科技廳資助項目——建筑企業(yè)節(jié)能減排評價體系及方法研究，項目編號：11457215

閆志剛（1980－），男，漢族，河北石家莊人，碩士，研究方向：工程管理，結(jié)構(gòu)工程。

（責(zé)任編輯 孫英浩）