綠色礦山建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法研究

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(yáng)區(qū)，100013）

綠色礦山建設(shè)評(píng)價(jià)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(yáng)區(qū)，100013）

基于生命周期評(píng)價(jià)理論，對(duì)礦山建設(shè)中的污染源進(jìn)行辨識(shí)，構(gòu)建了符合我國(guó)國(guó)情的綠色礦山評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，并參考綠色建筑的相關(guān)評(píng)價(jià)方法，利用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法，探討綠色礦山的評(píng)價(jià)方法，并在實(shí)踐中加以應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)綠色礦山的建設(shè)具有一定的積極作用。

綠色礦山 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)價(jià)方法 層次分析法 模糊評(píng)價(jià)

節(jié)能減排作為我國(guó)“十二五”期間的一項(xiàng)重要工作，是我國(guó)落實(shí)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(huì)的重要舉措。作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，采礦業(yè)的節(jié)能減排對(duì)于我國(guó)節(jié)能減排工作具有重大意義。綠色礦山是采礦業(yè)實(shí)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(guò)程，同時(shí)注重經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

本文基于過(guò)程管理的思想，運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)理論，對(duì)礦山建設(shè)與生產(chǎn)活動(dòng)中的污染源和耗能源進(jìn)行辨識(shí)，對(duì)綠色礦山評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討；利用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法，構(gòu)建了綠色礦山評(píng)價(jià)方法，并在實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用與檢驗(yàn)。

1 綠色礦山評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment）是一種對(duì)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝以及活動(dòng)對(duì)環(huán)境的壓力進(jìn)行評(píng)價(jià)的客觀過(guò)程，通過(guò)對(duì)能量和物質(zhì)利用以及由此造成的環(huán)境廢物排放進(jìn)行辨識(shí)和量化來(lái)進(jìn)行。生命周期評(píng)價(jià)的流程包括目標(biāo)和范圍界定、清單分析、影響評(píng)價(jià)和改善評(píng)價(jià)。礦山建設(shè)項(xiàng)目的生命周期內(nèi)對(duì)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(lái)源于礦山的開(kāi)發(fā)過(guò)程（礦體開(kāi)掘、巷道開(kāi)挖等），主要有采礦廢石、尾礦、冶煉廢渣等。

（2）廢氣。廢氣來(lái)源主要有兩種：一是產(chǎn)生于礦石開(kāi)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(jìn)行生產(chǎn)、運(yùn)輸所產(chǎn)生的廢氣。

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

（4）噪聲。主要來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程中動(dòng)力裝置、機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸工具等。

（5）地質(zhì)災(zāi)害。礦業(yè)生產(chǎn)會(huì)影響礦山地區(qū)的地形地貌，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大影響。同時(shí)，井下采空易導(dǎo)致地震、地面塌陷的發(fā)生，礦山開(kāi)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(guò)對(duì)礦山建設(shè)活動(dòng)污染源進(jìn)行辨識(shí)，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料和咨詢專家，本文建立了綠色礦山評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。

表1 綠色礦山評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 綠色礦山評(píng)價(jià)方法

綠色礦山評(píng)價(jià)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(dá)，有些難以用數(shù)量確切表達(dá)，只能定性表達(dá)。因此可將層次分析法（AHP）和模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合，將定量指標(biāo)與定性指標(biāo)一起進(jìn)行多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

層次分析法是一種將定性問(wèn)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(guò)在各級(jí)指標(biāo)中進(jìn)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(píng)價(jià)歸結(jié)為下層指標(biāo)相對(duì)于上層指標(biāo)的相對(duì)重要性權(quán)重值的確定問(wèn)題，用數(shù)學(xué)方法表達(dá)即為求特征值和特征向量的問(wèn)題。

2.1 綠色礦山評(píng)價(jià)等級(jí)集合

評(píng)價(jià)等級(jí)的集合是對(duì)綠色礦山評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各級(jí)指標(biāo)的定性描述。本文將綠色礦山評(píng)價(jià)的等級(jí)分為5級(jí)，對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)集合V＝｛vl，v2，v3，v4，v5｝＝｛優(yōu)秀，良好，合格，較差，很差｝。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)在評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

（1）構(gòu)造判斷矩陣。根據(jù)下層指標(biāo)對(duì)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(gè)更重要，并對(duì)重要程度進(jìn)行賦值，從而得到判斷矩陣。同層次具有n個(gè)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(duì)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(jì)算指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重計(jì)算問(wèn)題即為計(jì)算判斷矩陣的最大特征根及其特征向量的問(wèn)題。

（3）判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。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(shí)，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(shí)，需進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，以保持判斷思維的一致性?？刹捎脵z驗(yàn)系數(shù)C.R.檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性。

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

R.I.——平均隨機(jī)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(shí)，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(píng)價(jià)矩陣

隸屬函數(shù)的作用是將獲取的指標(biāo)值在評(píng)價(jià)等級(jí)論域｛優(yōu)秀，良好，合格，較差，很差｝中進(jìn)行模糊化，對(duì)每個(gè)指標(biāo)分別作出等級(jí)評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)有多種形式，應(yīng)根據(jù)評(píng)級(jí)指標(biāo)所具有的特征或統(tǒng)計(jì)資料并借助專家經(jīng)驗(yàn)加以選擇。本文選用隸屬函數(shù)為：

Cj為評(píng)價(jià)指標(biāo)被評(píng)為vj的專家人數(shù)。設(shè)指標(biāo)集U中第i個(gè)指標(biāo)ui對(duì)評(píng)價(jià)集V中第j個(gè)元素vj的隸屬程度為rij，得模糊評(píng)價(jià)矩陣R。

2.4 模糊綜合評(píng)價(jià)

多層次的綜合評(píng)價(jià)過(guò)程由層次結(jié)構(gòu)模型的低層向高層進(jìn)行。通過(guò)確定的某一層次指標(biāo)權(quán)重A和模糊評(píng)價(jià)矩陣R，可得模糊綜合評(píng)價(jià)向量B，即：

bj為模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，表示評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)評(píng)價(jià)集vj的隸屬度。按照最大隸屬度原則，取模糊綜合評(píng)價(jià)向量B中的最大值為指標(biāo)最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 實(shí)例評(píng)價(jià)

河北境內(nèi)某煤礦，地面實(shí)施包括工業(yè)場(chǎng)地、篩分車間、供水系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)、運(yùn)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(kāi)采、煤炭加工、產(chǎn)品地面儲(chǔ)運(yùn)及相應(yīng)的輔助生產(chǎn)設(shè)施，具體來(lái)說(shuō)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(yùn)行過(guò)程中都會(huì)直接或間接地造成環(huán)境影響，如煤炭采掘會(huì)造成地表塌陷；排矸過(guò)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(huì)直接污染水體、土壤等；煤炭在儲(chǔ)運(yùn)、加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粉塵；鍋爐燃燒會(huì)產(chǎn)生煙塵及二氧化硫等酸性氣體；各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行會(huì)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(kāi)采）－U11k為例，見(jiàn)表2。

表2 判斷矩陣U11－U11k及其權(quán)重計(jì)算與一致性檢驗(yàn)

多層次的綜合評(píng)判過(guò)程由層次結(jié)構(gòu)模型的低層指標(biāo)向高層指標(biāo)進(jìn)行。采用專家團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)打分的方式對(duì)該社區(qū)各二級(jí)綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將專家評(píng)分結(jié)果匯總代入隸屬度公式，可得評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)矩陣R。“礦產(chǎn)開(kāi)采”對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)矩陣R11代入公式（3），計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)向量B11，并根據(jù)最大隸屬度原則，確定各指標(biāo)的評(píng)價(jià)值Z11。

B11＝A11·R11＝（0.1716，0.3427，0.2945，0.1638，0.0255），Z11＝b113＝0.3427，評(píng)價(jià)為合格。

對(duì)應(yīng)U12：B12＝（0.1530，0.2761，0.4132，0.1111，0.0467），Z12＝0.4132，評(píng)價(jià)為合格；

對(duì)應(yīng)U21：B21＝（0.1933，0.3043，0.2107，0.1912，0.1004），Z21＝0.3043，評(píng)價(jià)為良好；

對(duì)應(yīng)U22：B22＝（0.0185，0.2041，0.3852，0.2907，0.1016），Z22＝0.3852，評(píng)價(jià)為合格；

對(duì)應(yīng)U23：B23＝（0.1001，0.1057，0.2733，0.3874，0.1336），Z23＝0.3874，評(píng)價(jià)為較差；

對(duì)應(yīng)U31：B31＝（0.3253，0.2128，0.3149，0.0813，0.0656），Z31＝0.3253，評(píng)價(jià)為優(yōu)秀；

對(duì)應(yīng)U32：B32＝（0.2842，0.4005，0.2184，0.0970，0.0000），Z32＝0.4005，評(píng)價(jià)為良好；

由B11和B12可得U1對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)為合格。

對(duì)應(yīng)U2：B2＝（0.1047，0.2245，0.2930，0.2697，0.1075），Z2＝0.2930，評(píng)價(jià)為合格；

對(duì)應(yīng)U3：B3＝（0.3048，0.3067，0.2667，0.0892，0.0328），Z3＝0.3067，評(píng)價(jià)為良好。

由B1、B2、B3可得U（綠色礦山綜合評(píng)價(jià)）對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)為合格。

可見(jiàn)，該煤礦的“綠色礦山綜合評(píng)價(jià)”為合格。其中，評(píng)價(jià)指標(biāo)“管理指標(biāo)”評(píng)價(jià)為優(yōu)秀，“能源消耗”和“安全生產(chǎn)”評(píng)價(jià)為良好，“礦產(chǎn)開(kāi)采”、“采選技術(shù)與設(shè)備”、“環(huán)保指標(biāo)”評(píng)價(jià)為合格，“生態(tài)恢復(fù)”評(píng)價(jià)為較差。根據(jù)評(píng)價(jià)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(shì)的同時(shí)，注重引進(jìn)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(shí)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(píng)價(jià)法相結(jié)合的評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)問(wèn)題，具有簡(jiǎn)便易用的優(yōu)勢(shì)，并可借助專家的經(jīng)驗(yàn)提高評(píng)價(jià)的質(zhì)量。但是該評(píng)價(jià)方法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定有很強(qiáng)的人為主觀因素，應(yīng)探討整合其他的技術(shù)方法，使評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定更加準(zhǔn)確。

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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(xiàng)目——建筑企業(yè)節(jié)能減排評(píng)價(jià)體系及方法研究，項(xiàng)目編號(hào)：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）