煤礦區(qū)井采土地復(fù)墾成本評價指標(biāo)體系構(gòu)建

郭成久， 朱淼淼， 蘇芳莉

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院， 遼寧 沈陽 110866)

煤炭開采過程中不可避免地造成礦井水外排、地表沉陷、廢棄物矸石排放堆積等生態(tài)環(huán)境問題，因此，對煤炭區(qū)進(jìn)行土地復(fù)墾是使煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。對土地復(fù)墾成本進(jìn)行評價可以準(zhǔn)確了解影響復(fù)墾成本因素，針對重要的影響因素可以通過技術(shù)等方面進(jìn)行改善，有針對性地進(jìn)行復(fù)墾，實現(xiàn)復(fù)墾資金的優(yōu)化配置。

關(guān)于評價指標(biāo)體系的研究多傾向于環(huán)境質(zhì)量等方面，中國目前關(guān)于煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本的相關(guān)評價指標(biāo)體系研究極少，加之其研究涉及到多個學(xué)科的不同領(lǐng)域，因此，對于復(fù)墾成本的評價體系和計算方法均沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)可以參照。卞正富等[1]根據(jù)復(fù)墾經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)的不同，將復(fù)墾成本分為I類和Ⅱ類，Ⅱ類成本又進(jìn)一步劃分成面積成本和產(chǎn)量成本，在對影響復(fù)墾成本的因素詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，介紹了各類成本計算的方法，此研究對復(fù)墾成本影響指標(biāo)的確定具有一定的指導(dǎo)意義。然而文中沒有涉及礦山復(fù)墾項目經(jīng)濟(jì)評價中效益測算、經(jīng)濟(jì)評價的方法及參數(shù)選取等問題，同時計算過程過于繁瑣，不便于使用。程琳琳[2]結(jié)合不同地區(qū)經(jīng)驗值測算工程復(fù)墾費用、生物復(fù)墾費用和其他費用以確定總復(fù)墾成本，并以開采煤礦為例確定了不同類不同地區(qū)復(fù)墾成本每1 t礦4.5～8.5 元，為保證金征收標(biāo)準(zhǔn)提供新的參考，但是僅以復(fù)墾成基本農(nóng)田為前提，煤礦區(qū)土地復(fù)墾往往是農(nóng)田、園地、林地等多種模式相結(jié)合以達(dá)到優(yōu)化治理的目的，并非單一復(fù)墾模式，因而，只研究復(fù)墾成基本農(nóng)田為前提的復(fù)墾成本計算方法較為片面，不能作為整個煤礦區(qū)開采的復(fù)墾成本參照依據(jù)。萬紅梅等[3]人根據(jù)工程費用、其他費用占治理總費用的百分比建立復(fù)墾成本模型，百分比的取值是計算的關(guān)鍵，然而其百分比的取值會隨技術(shù)改進(jìn)、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等情況變化，如何根據(jù)實際情況調(diào)整這一標(biāo)準(zhǔn)還有待研究。

肖武等[4]建立了土地復(fù)墾評價指標(biāo)體系及成本計算模型，根據(jù)煤礦區(qū)影響土地復(fù)墾成本評價因子的不同確定其相應(yīng)的土地復(fù)墾成本修正系數(shù)，再結(jié)合復(fù)墾面積及單位面積復(fù)墾成本，使得計算結(jié)果更加準(zhǔn)確，也具有實際指導(dǎo)作用。肖武等[4]的研究方法為土地復(fù)墾成本計算提供了新的思路，但評價指標(biāo)選取可進(jìn)一步完善，本文在此研究基礎(chǔ)上，采用定性分析和定量研究相結(jié)合的方法，擬針對中國井采建立科學(xué)合理的土地復(fù)墾成本評價指標(biāo)體系，為煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本計算模型研究提供理論依據(jù)。

1 土地復(fù)墾成本評價指標(biāo)體系分析

1.1 評價對象

煤炭開采包括井工開采和露天開采，這兩種開采方式對環(huán)境的影響明顯不同。中國煤礦區(qū)95%采用井工開采[5]，井工開采會引起地表變形，在高潛水位地區(qū)可能形成地表積水區(qū)，而在地下水位較深的低潛水位地區(qū)，土地破壞形式以地表塌陷為主[6]。本文重點研究井工開采的土地復(fù)墾成本。

1.2 評價指標(biāo)構(gòu)建原則

礦區(qū)土地復(fù)墾成本評價指標(biāo)體系是科學(xué)度量復(fù)墾成本必不可少的依據(jù)。研究應(yīng)根據(jù)區(qū)域的環(huán)境特征，以國家或地方的法律、法規(guī)為準(zhǔn)繩[7]。評價指標(biāo)的選取需達(dá)到兩個目標(biāo)：指標(biāo)體系能準(zhǔn)確地反映復(fù)墾成本；能為政府管理部門和科研人員把握復(fù)墾成本提供依據(jù)。所以，評價指標(biāo)的選取應(yīng)遵循的原則為：

(1)科學(xué)性和系統(tǒng)性原則。煤礦區(qū)土地復(fù)墾是一項較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，評價指標(biāo)體系應(yīng)比較全面地反映煤礦區(qū)復(fù)墾所需成本，并能充分闡述各個指標(biāo)間的相互聯(lián)系，具有涵蓋廣、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點。同時，所選指標(biāo)能夠反映事物的主要特征，數(shù)據(jù)來源要準(zhǔn)確，計算方法要科學(xué)，具體指標(biāo)能夠真實反映出煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本。

(2)不可重復(fù)性。每一個評價指標(biāo)應(yīng)表示對煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本一個方面的影響程度，各個指標(biāo)之間應(yīng)避免反映問題的重復(fù)性。

(3)可得性和適用性。評價指標(biāo)的選擇要考慮中國目前礦業(yè)的發(fā)展水平，從人力、物力和方法上都要符合中國現(xiàn)有的生產(chǎn)力水平。

(4)代表性和適用性。井采對土地的破壞形式主要是地表塌陷，因而，在選取指標(biāo)時應(yīng)分析導(dǎo)致地表沉陷的關(guān)鍵因素。同時，在制定評價指標(biāo)體系時，不可能面面俱到，應(yīng)遵循簡潔方便、有效實用的原則，既要保證評價指標(biāo)的完整性和準(zhǔn)確性，又要綜合權(quán)衡其獲取的難易程度，使所取得的數(shù)據(jù)便于統(tǒng)計。

1.3 評價方法

1.3.1 德爾菲法(Delphi) 德爾菲法又稱專家打分法[8]，是指通過匿名的方式，對所研究的問題以書面的形式征詢有關(guān)專家的意見，之后對專家意見進(jìn)行統(tǒng)計、處理、分析和歸納，對一些難以定量分析的因素提出合理估算的方法。德爾菲法特別適用于缺乏歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，而受人為、社會等因素影響為主的預(yù)測研究。經(jīng)實踐證明，采用德菲爾法進(jìn)行信息的分析及預(yù)測，可以很好地揭示研究對象自身規(guī)律。本研究主要針對評價標(biāo)準(zhǔn)集及各層次的指標(biāo)權(quán)重的判斷采用德爾菲法。

1.3.2 層次分析法 層次分析法(analytical hierarchy process, AHP)是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，由美國運籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)70年代提出的，它是一種將決策者對復(fù)雜系統(tǒng)的決策思維過程模型化、數(shù)量化的過程，此方法多應(yīng)用于多準(zhǔn)則、多目標(biāo)、多層次的非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜問題，如地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方案比較、科學(xué)技術(shù)成果評比、資源規(guī)劃和企業(yè)人員素質(zhì)測評等方面。

層次分析法的基本原理是首先將問題層次化，按問題性質(zhì)和總目標(biāo)將此問題分解成不同層次，構(gòu)成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，然后利用較少的定量信息，通過最低層(供決策的方案措施等)相對于最高層(總目標(biāo))的相對重要性權(quán)值的確定，為解決復(fù)雜決策問題提供依據(jù)。層次分析法的步驟大致分為明確問題、建立層次結(jié)構(gòu)、建立兩兩比較的判斷矩陣、確定權(quán)重及一致性檢驗。

1.3.3 YAAHP軟件 YAAHP(Yet Another AHP)是一個層次分析法(AHP)軟件，提供方便的層次模型構(gòu)造，判斷矩陣數(shù)據(jù)錄入，排序權(quán)重計算以及計算數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。德爾菲法會在一定程度受主觀因素的影響，本文結(jié)合YAAHP軟件能夠降低主觀因素產(chǎn)生的偏差，得出科學(xué)的數(shù)據(jù)。

本研究利用層次分析法將煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本評價體系按照目標(biāo)層、約束層和指標(biāo)層的順序分成不同的層次結(jié)構(gòu)，使用YAAHP軟件計算出每一層各元素相對于上一層次某元素的權(quán)重。

2 評價指標(biāo)體系建立

2.1 評價指標(biāo)系分層

(1)目標(biāo)層。評價對象即為土地復(fù)墾成本。開采前目標(biāo)層的評價是計算煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本的基礎(chǔ)。

(2)約束層。約束層是目標(biāo)層的主要構(gòu)件，本文將自然環(huán)境條件、采礦條件、煤礦賦存條件這3個方面作為約束層的3個指數(shù)。

(3)指標(biāo)層。指標(biāo)層是約束層的組成構(gòu)件，是煤礦區(qū)土地復(fù)墾成本評價體系的基本組成單位，是其所屬指標(biāo)系特征的表征。

2.2 評價指標(biāo)的選取及確定

評價指標(biāo)的各層元素均有其各自的代表意義，且能夠全面地反映土地復(fù)墾成本這一目標(biāo)層各方面的基本性質(zhì)。肖武等[1]選取的復(fù)墾成本指標(biāo)尚不夠全面，卞正富等[2]指出復(fù)墾費用受到很多因素的影響如開采礦區(qū)的地形地貌、煤層深淺、開采造成的斜坡度、表層土厚度、復(fù)墾地的基塘比例等。本文采用德爾菲法得出土地利用規(guī)劃等幾個因素對土地復(fù)墾成本影響較大，而在肖武等[1]建立的體系中均未體現(xiàn)。本文旨在細(xì)化評價指標(biāo)的選取及確定，完善評價指標(biāo)體系，參照《土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(整理)、《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(NY/T1634—2008)等相關(guān)文件[9]，參考各相關(guān)學(xué)科的實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)，搜集能夠影響土地復(fù)墾成本的相關(guān)指標(biāo)，定性分析與定量研究相結(jié)合確定最終的評價因子。

2.2.1 自然環(huán)境條件下影響因子選取與分析 自然環(huán)境條件一般包括地質(zhì)地貌、氣候條件、水文條件、土壤等。選取易收集且具代表性的因子如下。

(1)地形坡度。坡度越大，挖方量越多，工程量越大，直接影響復(fù)墾成本。

(2)土地利用規(guī)劃。對于不同的土地利用方向，所采取的復(fù)墾措施也相應(yīng)不同，因此，復(fù)墾的成本也有所不同。

(3)年降水量。充足的水源，能夠滿足當(dāng)?shù)氐闹参锷L需求，提高成活率；水源不足會導(dǎo)致植物成活率低，如若不符合要求，則需進(jìn)行補(bǔ)植以達(dá)到要求，無疑增加復(fù)墾成本。

(4)土壤質(zhì)地。土壤質(zhì)地與土壤通氣、保肥、保水狀況及耕作的難易有密切關(guān)系；土壤質(zhì)地狀況是擬定土壤利用、管理和改良措施的重要依據(jù)。

(5)有效土層厚度。在《土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等多個相關(guān)技術(shù)文件中，都是影響地力的重要評價指標(biāo)。

(6)土壤有機(jī)質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機(jī)質(zhì)的含量只占土壤總量的很小一部分，但它對土壤形成、土壤肥力、環(huán)境保護(hù)及農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著極其重要作用的意義。

(7)覆土厚度。馮全洲等[10]在研究如何提高土地復(fù)墾植物成活率的過程中發(fā)現(xiàn)通過確定不同生活型植物土地復(fù)墾的覆土厚度，能夠保證植物成活率。目前相關(guān)的實踐驗證較少，有待增強(qiáng)。

(8)土壤污染。土壤污染嚴(yán)重的情況下，復(fù)墾過程中需要采用生物、化學(xué)等方法消除土壤污染后，才能將土壤留作他用。

(9)土地破壞程度。復(fù)墾區(qū)土地破壞的主要類型為塌陷，其次為壓占，最后為挖損[11]，而不同的破壞程度，復(fù)墾的難易程度自然不同。

2.2.2 采礦條件下影響因子選取與分析

(1)頂板管理方法。根據(jù)頂板的性質(zhì)和煤層的厚度等條件來處理采空區(qū)的辦法。開采過程中對采空區(qū)處理方式的不同將直接影響土地塌陷的程度。

(2)采煤工藝。由于煤層的自然條件和采用的機(jī)械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，目前主要的采煤工藝包括炮采、普采、綜采等。方法不同，造成地表塌陷的程度自然不同。

(3)采動程度。取傾向長與采深之比來衡量煤礦區(qū)采礦程度，并將其分為極不充分采動、不充分采動、充分采動和超充分采動，采煤工藝和采動程度均從不同方面對土地復(fù)墾產(chǎn)生影響。

2.2.3 煤礦賦存條件下影響因子選取 不少學(xué)者在研究煤礦開采規(guī)模的過程中，都將煤層賦存條件作為關(guān)鍵的分析因素[12]。開采規(guī)模直接影響土地塌陷程度，因此，根據(jù)宋子嶺等[13]對煤田賦存情況的分析，列出如下影響因子。

(1)煤層厚度。為便于勘探和開采工作，根據(jù)厚度不同可依次分為薄煤層、中厚煤層、厚煤層和巨厚煤層，煤層厚度直接影響挖方量。

(2)煤層傾角。井下開采按煤層傾角不同分為近水平煤層、緩斜煤層、傾斜煤層和急傾斜煤層，煤層的傾角和厚度是確定煤礦開發(fā)方案的重要依據(jù)，并且直接關(guān)系到工作區(qū)煤層可采厚度的確定。

(3)深厚比。當(dāng)采深和采厚的比值較大時，地表的移動和變形在空間和時間上是連續(xù)的、漸變的，具有明顯的規(guī)律性，當(dāng)采深和采厚的比值較小或具有較大的地質(zhì)構(gòu)造時，地表的移動和變形在空間和時間上將是不連續(xù)的，移動和變形的分布沒有嚴(yán)格的規(guī)律性，地表可能出現(xiàn)較大的裂縫或塌陷坑。因此，比值越高，開采的安全性越好。

(4)下沉系數(shù)。深厚比和下沉系數(shù)在研究開采對地表沉陷規(guī)律及機(jī)理過程中均作為主要影響因子[14]。由以上得知，充分采動僅是煤炭開采程度之一，鑒于下沉系數(shù)在充分采動條件下范圍有限，本文更傾向選取深厚比作為賦存條件因子之一。

2.3 評價指標(biāo)確定

遵循指標(biāo)選取的原則，結(jié)合德爾菲法，選取最具有代表性的影響因子，最終確定地形坡度、土地利用規(guī)劃、年降水量、土壤質(zhì)地、有效土層厚度、頂板管理方法、采煤工藝、采動程度、煤層厚度、煤層傾角、深厚比這11個準(zhǔn)則層指標(biāo)，結(jié)合YAAHP軟件，建立復(fù)墾成本評價指標(biāo)體系模型(圖1)。

圖1 土地復(fù)墾成本評價指標(biāo)體系

2.4 權(quán)重計算與分析

根據(jù)層次分析法的基本原理，按照1—9標(biāo)度(表1)，由專家對各層次中的指標(biāo)權(quán)重做出判斷，應(yīng)用YAAHP軟件構(gòu)建判斷矩陣，計算結(jié)果并驗證一致性。

表1 1-9比例標(biāo)度

2.4.1 構(gòu)造判斷矩陣 本研究采用的是常規(guī)的1—9標(biāo)度(表1)。

專家以上一層次的某元素作為準(zhǔn)則，將下一層次與該準(zhǔn)則相關(guān)的元素兩兩比較，根據(jù)表1所示賦值，構(gòu)造判斷矩陣即A=(aij)n×n，n為參與的比較元素。專家只需給出矩陣中所有滿足i0； (2)aij=1； (3)aij=1(當(dāng)i=j時)。具體內(nèi)容見表2—3。

表2 土地復(fù)墾成本判斷矩陣

表3 約束層判斷矩陣

2.4.2 計算結(jié)果 將得到的值輸入YAAHP軟件，得出各層指標(biāo)權(quán)重和一致性檢驗的結(jié)果(表4)。

通過YAAHP軟件分析，得出自然環(huán)境條件判斷矩陣一致性比例為0.014 2，對總目標(biāo)的權(quán)重為0.195 8；采礦條件判斷矩陣一致性比例為0.003 6，對總目標(biāo)的權(quán)重為0.310 8； 煤礦賦存條件判斷矩陣一致性比例為0.003 6，對總目標(biāo)的權(quán)重為0.493 4。判斷矩陣一致性比例均小于0.1，說明一致性良好。

研究結(jié)果表明，約束層中對土地復(fù)墾成本影響程度最大的是煤礦賦存條件(0.493 4)，其次是采礦條件(0.310 8)和自然環(huán)境條件(0.195 8)。煤礦賦存條件中影響程度依次是：煤層厚度(0.582)>煤層傾角(0.309)>深厚比(0.109)；采礦條件中各因子影響程度依次為：頂板管理方法(0.648)>采煤工藝(0.230)>采動程度(0.122)；自然環(huán)境條件影響程度依次是：土地利用規(guī)劃(0.400)>有效土層厚度(0.290)>年降水量(0.121)=土壤質(zhì)地(0.121)>地形坡度(0.068)。

表4 各指標(biāo)權(quán)重

3 結(jié) 論

本文以原始的地質(zhì)采礦、自然環(huán)境等為基礎(chǔ)進(jìn)行評價，得出的結(jié)果相對土地復(fù)墾報告書等材料而言簡單客觀，能真實反映日后開采對土地造成的影響程度。通過權(quán)重比較得知，約束層中煤礦賦存條件對復(fù)墾成本影響較大，指標(biāo)層中頂板管理方法、采煤工藝和土地利用規(guī)劃等對土地復(fù)墾成本有較大影響。對影響復(fù)墾成本較大的因子，如頂板管理辦法、采煤工藝等，在開采過程中采取一定的優(yōu)化措施，能夠降低復(fù)墾成本。如何將此評價指標(biāo)體系應(yīng)用到土地復(fù)墾成本計算中，是下一步研究的重點。

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