锰资源绿色开采评价指标体系的建立与运用

李 礼，徐龙君，陈冬梅,3

(1．重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆 400030；2．重庆市环境科学研究院，重庆 401147；3．新汶矿业集团设计研究院，山东 新泰 271219)

0 前 言

绿色开采由钱鸣高院士率先提出，主要针对粗放型煤炭开采引发的严重矿难灾害、资源浪费和环境破坏现象，为实现煤炭开采的清洁生产，提出了实现煤炭资源绿色开采的理念[1-2]。这一理念同样适用于锰矿开采和资源利用过程。绿色开采技术是资源开采史的创新，旨在减少资源开采过程中产生的污染，控制和治理已产生的污染；还有绿色产品消费的创新，如深加工拓宽锰产品应用范围，创新技术提高锰资源利用率等，培养绿色消费意识及减少锰消费过程中和消费后对环境的破坏[3-7]。

锰资源绿色开采评价是通过对系统的功能分析、经济效益分析、环境适应性分析及资源保护性分析来帮助决策者采取措施；通过对具体工艺、设备、开采顺序及开采方法的诊断，找出其中能耗高、物耗高、污染重的原因，提出减少资源浪费和锰矸石排放的工艺，尽量减少对周围环境的影响，以保证锰资源绿色开采长期、和谐发展，实现效益最大化。

绿色开采评价作为绿色开采研究的重要方面，他的客观与否决定着锰资源绿色开采的成败。因此，寻求一种能客观衡量锰资源绿色开采总体性能和发展程度的评价方法与指标体系具有重大而深远的意义。从绿色开采的内涵入手，建立了锰资源绿色开采评价指标体系与评价方法，并以重庆秀山锰资源开采利用为例进行实际运用。

1 锰资源绿色开采评价指标体系

锰资源绿色开采系统复杂，评价因素较多，且具有不同的类别和层次，属于多层次目标体系。而层次分析法指标体系是由低层向高层逐级进行的，可对各级子目标和总目标予以评价并量化打分。

1.1 指标体系的原则和功能

对于锰资源绿色开采评价的复杂系统而言，需要多个指标组成一个有机整体。通过建立指标体系来描述系统发展状况，且指标的选择应遵循系统性原则、科学性原则、相对完备性原则、可操作性原则和结构层次性原则。

一套科学客观的锰资源绿色开采评价指标体系应具有以下2个功能：a可为评价绿色开采发展现状提供可信的定量依据，从而能够在定性的基础上对某一绿色开采项目给出量化的评价结果；b可作为国家对锰资源可持续发展战略评价指标体系的重要组成部分。

1.2 锰资源绿色开采评价指标体系的建立

按照锰资源绿色开采的特征建立递阶层次结构模型，该模型分为3层，第1层为总目标(D)，即绿色开采发展程度；第2层为准则层(P)，即锰资源绿色开采评价的主要准则；第3层为评价指标层(A)，即具体描述绿色开采的各项指标。

评价指标重点考察锰资源开采中生产装备的先进性、资源能源利用的可持续性、污染排放及治理状况和环境保护的有效性[8-10]。准则层分别设为P1～P5，具体的各项指标设为A1～A15，锰资源绿色开采评价指标体系见图1。

图1 锰资源绿色开采评价指标体系

1.3 锰资源绿色开采评价方法

锰资源绿色开采评价方法的选择应注意2个问题：a锰资源绿色开采评价体系中各项指标存在着不可公度性；b要有定量的表述才能对绿色开采系统作出客观的评价。因此，采用模糊数学的方法[11]来使各项指标具有公度性以及将定性指标定量化。

将锰资源绿色开采程度设为D。参照矿山清洁生产标准[10]，锰资源绿色开采程度综合评价的设定分值见表1。

表1 矿山绿色开采程度参照

注：D为锰资源绿色开采程度。

锰资源绿色开采评价的步骤如下。

1)确定评判指标集U={a1,a2,…,an}

2)建立评判指标隶属度矩阵

确定各指标对于某种状态属性的隶属度，采用模糊统计的方法对指标等级的隶属度进行确定。以区间[0,1]的区间数表示某模糊随机指标的某一特征属性的程度值，请有关专家进行测量并打分，得出评判指标隶属度矩阵R=[R1,R2,…,Rn]T，式中Ri为ai对应的隶属度，其取值由隶属度函数决定。

当指标值越大绿色开采程度越高时，其隶属度函数为：

当指标值越大绿色开采程度越差时，其隶属度函数为：

式中 1——理想状态；

0——最差状态；

m——理想状态相当的指标值；

n——最差状态相当的指标值；

a——矿山实际指标Ai的分值。

3)确定权重系数矩阵

4)计算分析

D=R×C=[R1，R2,…,Rn]T×[C1,C2,…,Cn]

(1)

式中D——综合评价值；

R——评判指标隶属度矩阵；

C——权重系数矩阵。

将隶属度及权重数据代入评价矩阵，计算得出绿色开采程度评价值D即可判断出矿山所处的绿色开采发展阶段。

2 重庆秀山锰资源绿色开采评价

2.1 重庆秀山锰资源开采利用现状

重庆市秀山县具有丰富锰矿资源，现探明储量2 400万t，远景储量达5 000万t。根据秀山县近年统计年鉴资料[12]，2010年秀山县共有锰矿开采企业37家，实际锰矿石开采和锰粉加工量达到190万t，占全国总量的近1/6；电解金属锰企业18家，产量达到历史最高水平20.1万t，占国内总产量的15.4%；硅锰合金生产企业6家，总产量2.4万t；硫酸生产企业3家，总产量24.0万t。在秀山县经济结构中，锰矿业已占据秀山工业的大半壁江山，锰资源加工业已成为拉动秀山经济增长的重要力量。

然而，多年来秀山锰矿业经营粗放、体制落后、片面追求短期效益，资源浪费严重，矿山环境遭到污染，严重制约了锰矿业的可持续发展，同时也影响了秀山县的经济发展[13-15]。通过对秀山锰资源绿色开采进行评价，有利于为秀山制定锰资源和经济可持续发展措施提供科学依据。

2.2 重庆秀山锰资源绿色开采评价

根据图1中所列的指标及评价等级，利用2012年最新统计数据和对秀山锰矿总体开采情况进行实地调研，并通过专家评价法对秀山锰资源开采情况进行综合评价，得出各指标分数及项目综合评价分值，具体见表2。

将表2中的数据代入式(1)，求得D=0.596，由表1可知，2012年秀山锰资源的开采属由传统开采向绿色开采发展的阶段。

表2 2012年秀山锰资源绿色开采指标评价

3 结 论

1)分析锰资源绿色开采评价的内涵及其原则。利用层次分析法(AHP)及模糊数学方法，建立锰资源绿色开采评价指标体系和方法，可客观地评价锰资源绿色开采总体性能和发展程度。

2)利用建立的锰资源绿色开采评价指标体系和方法，对秀山锰资源开采现状进行实例评价，得出2012年秀山锰资源绿色开采程度综合评价值为0.596，属于由传统开采向绿色开采发展的阶段。

参考文献：

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