李 禮，徐龍君，陳冬梅,3

(1．重慶大學(xué) 煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030；2．重慶市環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147；3．新汶礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)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(duì)粗放型煤炭開采引發(fā)的嚴(yán)重礦難災(zāi)害、資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞現(xiàn)象，為實(shí)現(xiàn)煤炭開采的清潔生產(chǎn)，提出了實(shí)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(fèi)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(fèi)意識(shí)及減少錳消費(fèi)過程中和消費(fèi)后對(duì)環(huán)境的破壞[3-7]。

錳資源綠色開采評(píng)價(jià)是通過對(duì)系統(tǒng)的功能分析、經(jīng)濟(jì)效益分析、環(huán)境適應(yīng)性分析及資源保護(hù)性分析來(lái)幫助決策者采取措施；通過對(duì)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(fèi)和錳矸石排放的工藝，盡量減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，以保證錳資源綠色開采長(zhǎng)期、和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

綠色開采評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系具有重大而深遠(yuǎn)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法，并以重慶秀山錳資源開采利用為例進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用。

1 錳資源綠色開采評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

錳資源綠色開采系統(tǒng)復(fù)雜，評(píng)價(jià)因素較多，且具有不同的類別和層次，屬于多層次目標(biāo)體系。而層次分析法指標(biāo)體系是由低層向高層逐級(jí)進(jìn)行的，可對(duì)各級(jí)子目標(biāo)和總目標(biāo)予以評(píng)價(jià)并量化打分。

1.1 指標(biāo)體系的原則和功能

對(duì)于錳資源綠色開采評(píng)價(jià)的復(fù)雜系統(tǒng)而言，需要多個(gè)指標(biāo)組成一個(gè)有機(jī)整體。通過建立指標(biāo)體系來(lái)描述系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r，且指標(biāo)的選擇應(yīng)遵循系統(tǒng)性原則、科學(xué)性原則、相對(duì)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(xué)客觀的錳資源綠色開采評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)具有以下2個(gè)功能：a可為評(píng)價(jià)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(duì)某一綠色開采項(xiàng)目給出量化的評(píng)價(jià)結(jié)果；b可作為國(guó)家對(duì)錳資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的重要組成部分。

1.2 錳資源綠色開采評(píng)價(jià)指標(biāo)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(biāo)(D)，即綠色開采發(fā)展程度；第2層為準(zhǔn)則層(P)，即錳資源綠色開采評(píng)價(jià)的主要準(zhǔn)則；第3層為評(píng)價(jià)指標(biāo)層(A)，即具體描述綠色開采的各項(xiàng)指標(biāo)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)重點(diǎn)考察錳資源開采中生產(chǎn)裝備的先進(jìn)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(hù)的有效性[8-10]。準(zhǔn)則層分別設(shè)為P1～P5，具體的各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)為A1～A15，錳資源綠色開采評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見圖1。

圖1 錳資源綠色開采評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 錳資源綠色開采評(píng)價(jià)方法

錳資源綠色開采評(píng)價(jià)方法的選擇應(yīng)注意2個(gè)問題：a錳資源綠色開采評(píng)價(jià)體系中各項(xiàng)指標(biāo)存在著不可公度性；b要有定量的表述才能對(duì)綠色開采系統(tǒng)作出客觀的評(píng)價(jià)。因此，采用模糊數(shù)學(xué)的方法[11]來(lái)使各項(xiàng)指標(biāo)具有公度性以及將定性指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)[10]，錳資源綠色開采程度綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)的步驟如下。

1)確定評(píng)判指標(biāo)集U={a1,a2,…,an}

2)建立評(píng)判指標(biāo)隸屬度矩陣

確定各指標(biāo)對(duì)于某種狀態(tài)屬性的隸屬度，采用模糊統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)指標(biāo)等級(jí)的隸屬度進(jìn)行確定。以區(qū)間[0,1]的區(qū)間數(shù)表示某模糊隨機(jī)指標(biāo)的某一特征屬性的程度值，請(qǐng)有關(guān)專家進(jìn)行測(cè)量并打分，得出評(píng)判指標(biāo)隸屬度矩陣R=[R1,R2,…,Rn]T，式中Ri為ai對(duì)應(yīng)的隸屬度，其取值由隸屬度函數(shù)決定。

當(dāng)指標(biāo)值越大綠色開采程度越高時(shí)，其隸屬度函數(shù)為：

當(dāng)指標(biāo)值越大綠色開采程度越差時(shí)，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(dāng)?shù)闹笜?biāo)值；

n——最差狀態(tài)相當(dāng)?shù)闹笜?biāo)值；

a——礦山實(shí)際指標(biāo)Ai的分值。

3)確定權(quán)重系數(shù)矩陣

4)計(jì)算分析

D=R×C=[R1，R2,…,Rn]T×[C1,C2,…,Cn]

(1)

式中D——綜合評(píng)價(jià)值；

R——評(píng)判指標(biāo)隸屬度矩陣；

C——權(quán)重系數(shù)矩陣。

將隸屬度及權(quán)重?cái)?shù)據(jù)代入評(píng)價(jià)矩陣，計(jì)算得出綠色開采程度評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)

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(chǔ)量2 400萬(wàn)t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)5 000萬(wàn)t。根據(jù)秀山縣近年統(tǒng)計(jì)年鑒資料[12]，2010年秀山縣共有錳礦開采企業(yè)37家，實(shí)際錳礦石開采和錳粉加工量達(dá)到190萬(wàn)t，占全國(guó)總量的近1/6；電解金屬錳企業(yè)18家，產(chǎn)量達(dá)到歷史最高水平20.1萬(wàn)t，占國(guó)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(wàn)t；硫酸生產(chǎn)企業(yè)3家，總產(chǎn)量24.0萬(wàn)t。在秀山縣經(jīng)濟(jì)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(dòng)秀山經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要力量。

然而，多年來(lái)秀山錳礦業(yè)經(jīng)營(yíng)粗放、體制落后、片面追求短期效益，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，礦山環(huán)境遭到污染，嚴(yán)重制約了錳礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也影響了秀山縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[13-15]。通過對(duì)秀山錳資源綠色開采進(jìn)行評(píng)價(jià)，有利于為秀山制定錳資源和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展措施提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 重慶秀山錳資源綠色開采評(píng)價(jià)

根據(jù)圖1中所列的指標(biāo)及評(píng)價(jià)等級(jí)，利用2012年最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和對(duì)秀山錳礦總體開采情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，并通過專家評(píng)價(jià)法對(duì)秀山錳資源開采情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出各指標(biāo)分?jǐn)?shù)及項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)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(biāo)評(píng)價(jià)

3 結(jié) 論

1)分析錳資源綠色開采評(píng)價(jià)的內(nèi)涵及其原則。利用層次分析法(AHP)及模糊數(shù)學(xué)方法，建立錳資源綠色開采評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法，可客觀地評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法，對(duì)秀山錳資源開采現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)例評(píng)價(jià)，得出2012年秀山錳資源綠色開采程度綜合評(píng)價(jià)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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