礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價指標體系研究

陳麗新，那春光

(中國國土資源經濟研究院，北京 101149)

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礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價指標體系研究

陳麗新，那春光

(中國國土資源經濟研究院，北京 101149)

為了定量比較不同礦區(qū)礦產資源高效開發(fā)利用程度，以資源產業(yè)經濟學SCP范式理論為依據，探索構建了由3個一級指標、9個二級指標和48個三級指標構成的評價體系，該評價體系包括“驅動力→行為→效益”3個環(huán)節(jié)。運用層次分析法和廣義條件極小方差法對評價指標進行優(yōu)化，三級指標由原48個減為21個。最后以四川攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)三個典型鐵礦區(qū)為例進行實證研究。結果表明，影響礦區(qū)資源的高效集約利用程度的主要因素是開發(fā)利用科技創(chuàng)新能力和礦山管理水平。因此建議加強關鍵技術攻關和轉化應用，以企業(yè)管理創(chuàng)新實現(xiàn)降本增效，促進礦區(qū)資源高效集約利用水平的提高。

礦產資源；開發(fā)利用；評價指標

1　礦區(qū)礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價體系的初建及優(yōu)化

1.1評價指標體系的構建理論及框架

礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價不僅需要考慮礦山企業(yè)的效益，而且要考慮礦區(qū)預期效益的原動力以及獲得預期效益所采取的措施，還需要體現(xiàn)系統(tǒng)性、可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護的長遠戰(zhàn)略性。礦產資源高效集約開發(fā)利用在市場結構、企業(yè)行為和企業(yè)效益三者之間存在相互影響的因果關系，因此以市場結構、企業(yè)行為、企業(yè)效益為核心構建礦區(qū)礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價指標體系框架[1]，該體系包括3個環(huán)節(jié)：驅動力→行為→效益，分為一級指標B(B1～B4)、二級指標C (C1～C10)以及三級指標層(圖1)，指標說明如表1所示。

1.2應用層次分析法對評價指標體系進行初步篩選

指標過多會產生信息過載、易產生覆蓋范圍重復等問題，因此本文結合礦區(qū)實例采用層次分析法(AHP)對評價指標體系進行初步篩選[2]。

1.2.1構造判斷矩陣

對因子兩兩比較建立成對比矩陣，比較三級指標n個因子 X={C11，C12，…，Cmn} 對二級指標層C 的影響大小。判斷矩陣見式(1)。

(1)

1.2.2層次單排序及一致性檢驗

1.2.2.1采用EM法求比較矩陣的最大特征值。

(2)

(AW)i表示向量AW的第i個分量。

1.2.2.2比較矩陣的一次性檢驗

1)在AHP 中引入判斷矩陣的一致性指標CI，見式(3)。

(3)

式中，CI值越大，表明判斷矩陣越偏離完全一致性；CI值越小，表明判斷矩陣越接近于完全一致性。對于多階判斷矩陣，引入判斷矩陣的平均隨機一致性指標，可記作RI。矩陣階數n不同時對應的RI值見表2。

圖1　礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價指標樹狀圖

代號說明代號說明代號說明代號說明C11資源量C12礦種名稱C13主礦產名稱C14平均地質品位C15可利用儲量C16礦山服務年限C21生產能力C22盤活低品位資源量C23盤活難選資源量C24盤活尾礦資源量C25盤活其它資源量C31主礦物年產值C32主礦物價格C33共伴生礦年產值C34尾礦利用產值C35銷售利潤率C36內部投資收益率C41對經濟支撐力C42示范帶動作用C43和諧礦區(qū)建設C44就業(yè)率C45公益事業(yè)支持C51節(jié)能量C52綠化及復墾率C53t精礦能耗C54廢水重復利用率C55廢氣利用率C61回采率C62貧化率C63年產量C64采出品位C71選礦能力C72選礦回收率C73入選品位C74精礦品位C75精礦產量C81共伴生礦儲量C82低品位礦利用率C83共伴生礦利用率C84廢水利用率C85固廢利用率C91管理制度建設C92標準規(guī)范制定C93管理人員薪酬C101產學研平臺建設C102大專以上人員C103采礦技術C104選礦技術

表2　矩陣階數n不同時對應的RI值

2)當n<3時，判斷矩陣永遠具有完全一致性。判斷矩陣的一致性指標CI 與同階平均隨機一致性指標RI 之比稱為隨機一致性比率，記作CR。

3)當CR<0.10時，可以認為判斷矩陣具有符合要求的一致性[3]。

4)EM法計算得到各比較矩陣的最大特征值及特征向量，見式(4)

(4)

經計算，CR1=0.0851，CR2=0.0105，CR9=0.0641。

顯然，CR均<0.1，即比較矩陣具有符合要求的一致性。

經計算，指標C13主礦產名稱相對權重值W=0.0758、C16礦山服務年限相對權重值W=0.098、指標C21生產能力相對權重值W=0.0658、指標C81共伴生礦儲量相對權重值W=0.024，為相對弱權重指標，這些指標可以剔除。

采用類似的方法計算，指C11資源量、C12礦種名稱、C15可利用儲量、C31主礦物年產值、C34尾礦利用產值、C62貧化率、C71選礦能力、C93管理人員薪酬9個指標相對權重值 W在0.0294～0.082之間，為相對弱權重指標，均可以剔除。指標初選剔除掉12個指標。

2　采用廣義條件極小方差法對指標進行二次篩選和優(yōu)化

為使評價體系更加精簡，采用廣義條件極小方差法對篩選出的36個指標(其中26個量化指標)進行二次篩選。

2.1優(yōu)化理論

1)設定P個指標x1，……，xp的n組觀察數據建立n個樣本，相應的全部數據用矩陣X表示，見式(5)。

(5)

2)方差sii及協(xié)方差sij的計算見式(6)、式(7)。

(6)

i≠ji,j=1,2,…,p

(7)

3)樣本的協(xié)方差陣計算見式(8)。

(8)

用S的行列式值|S|反映了P個指標的變化情況，即為廣義方差。條件廣義方差，將X分塊表示，也就是將x1，x2，…，xp這p個指標分成兩部分，(x1，x2，…，xp1)和(xp1+1，…，xp)，分別記為x(1)與x(2)，見式(9)，結合式(10)，得到式(11)。

(9)

(10)

(11)

式中，s11，s12分別表示x(1)與x(2)的協(xié)差陣。

式(11)表明，如果給定x(1)后，x(2)的變化很小，則可以判斷x(2)所能反映的信息，在x(1)中幾乎都可得到，那么x(2)這部分就可以刪除[4]。

2.2構建指標的標準矩陣

考慮到只有同類礦產資源進行高效集約開發(fā)利用綜合評價研究才具有可比性，所以選擇典型礦區(qū)高效集約開發(fā)利用經濟效益、采礦行為和選礦行為三個指標層來進行分析。具體樣本數據見下表3、表4、表5。

表3　高效集約開發(fā)利用經濟效益指標

表4　采礦行為指標

指標原始數據進行無量綱化處理，使數據間具有可比性，見式(12)。

(12)

高效集約開發(fā)利用經濟效益指標標準矩陣表示為式(13)。采礦行為指標標準矩陣表示為式(14)。選礦行為指標標準矩陣表示為式(15)。

X1X2X3X410.86521.00001.00000.132621.00000.49850.64590.526930.63290.85960.54260.426740.26580.02680.85420.0528(13)

X1X2X311.00001.00000.852620.44260.85240.769530.41770.75291.000040.08860.84290.7652(14)

X1X2X3X410.79381.00001.00001.000020.76430.71561.00000.520131.00000.69841.00000.641840.84520.84051.00000.0954(15)

由上述標準化數據矩陣和廣義條件方差模型，得到指標的優(yōu)選度S(x(2)|x(1))，具體結果見表6～8。

表6　高效集約開發(fā)利用經濟效益指標優(yōu)選度

表7　采礦行為指標優(yōu)選度

表8　選礦行為指標優(yōu)選度

表6中，優(yōu)選序為：t2>t4>t3> t1，即各因子優(yōu)勢排列順序為：X2>X4>X3>X1。

表7中，優(yōu)選序為：t2>t1>t3，即各因子優(yōu)勢排列順序：X2>X1>X3。

表8中,優(yōu)選序為：t1>t3> t2>t4，即各因子優(yōu)勢排列順序為：X1>X3>X2>X4。

優(yōu)選閾值設定為0.01(1%)，C14、C25、C32、C33、C44、C45、C55、C63、C64、C73、C74、C75、C84、C103、C104對該礦區(qū)高效集約開發(fā)利用水平的影響很弱，所以把 這 15個因子剔出，即篩選出這部分有效評價指標[5]。

至此，三級指標二次篩選剔除15個指標，三級指標由原48個減為21個。

3　礦區(qū)礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價體系及建模

3.1構建綜合評價體系

礦區(qū)礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價指標體系經初選、優(yōu)化后，綜合考慮區(qū)域特征、技術工藝水平、市場條件和環(huán)境保護等因素，最終確定了由三個層級、21個指標組成的礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價體系(表9)。

3.2建立層次結構模型

本論文根據層次分析法礦區(qū)資源集約利用綜合評價體系中的指標權重，層次分析法把定性和定量分析有機結合，用于解決層次多目標多的復雜系統(tǒng)評價。評價體系中包含定量指標和定性指標，定量指標可以通過標準計算的到對應分值，而定性指標需要專家評分得到。用于多個礦區(qū)進行對比分析時，可將各指標權重與無量綱指標進行加權平均計算，得到礦區(qū)綜合利用潛力評價體系各級指標得分。

表9　礦區(qū)礦產資源高效集約開發(fā)利用綜合評價指標體系

本文礦區(qū)集約利用綜合評價體系中指標權重采用層次分析法來確定。 將指標權重與無量綱化的指標值進行加權平均計算，得出礦區(qū)集約利用的各級指標得分，表示為式(15)。

(15)

式中：S表示目標層(即礦區(qū)集約利用綜合評價指數)；i表示一級指標層；j表示二級指標層；l表示三級指標層；a表示策略層相對于目標層的權重；bijl表示策略層的具體分值。aijl權重數值由層次分析法獲取，bijl數值分定量指標和定性指標。

4　礦產資源高效集約利用綜合評價體系在典型礦區(qū)的應用

4.1指標權重及各級指標的無量綱化處理

本文根據層次分析法確定指標權重構建礦區(qū)資源集約利用評價體系，計算礦區(qū)資源集約利用各級指標得分，因而該評價體系可以用于多個礦區(qū)進行相對評價。本文選取四川攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)三個典型鐵礦區(qū)為例進行實證研究。根據礦區(qū)一、礦區(qū)二和礦區(qū)三的21項指標數據，首先據上文建立層次結構模型：

根據特征根法計算礦區(qū)資源集約利用各級指標權重，計算結果如表10所示。

表10　礦產資源集約利用綜合評價體系的各級指標權重

表11　三個鐵礦區(qū)集約利用綜合評價指標的雙限型無量綱化

以此類推，得到的目標層的綜合評價得分如表12所示，表12結果表明三個鐵礦資源集約利用的排序為礦區(qū)二>礦區(qū)一>礦區(qū)三，對應的綜合評價指數分別為93.3132、92.2643、87.5387。

表12　三個鐵礦資源高效集約利用綜合評價目標層無量綱化

5　評價結果與原因分析

本文提出的礦產資源集約利用綜合評價體系在三個鐵資源礦區(qū)的應用結果與原始數據無量綱化的結果一致，即三個鐵礦資源集約利用程度的排序為礦區(qū)二>礦區(qū)一>礦區(qū)三。在效益方面，資源效益最具影響，經濟效益最弱，即C1>C4>C3>C2；在行為方面，礦產資源綜合利用的行為比礦產資源開采和礦產資源選礦的影響更大，即C7>C6>C5；而在驅動力方面，技術顯然比管理對礦資源集約利用更具影響，即C8>C9。

21項指標對目標層影響權重較大的指標有：t精礦生產能耗D9、選礦回收率C72、固廢利用率C85、產學研平臺建設C101以及管理制度建設C91，即綜合評價礦區(qū)資源的高效集約利用率主要側重開發(fā)利

用科技創(chuàng)新能力和礦山管理水平。因此建議加強關鍵技術攻關和轉化應用，實現(xiàn)鐵礦資源綜合利用規(guī)模化和產業(yè)化，深化管理改革，以企業(yè)管理創(chuàng)新實現(xiàn)降本增效，引導產業(yè)向集中化轉變，實施精細化管理，雙管齊下，促進礦區(qū)資源高效集約利用水平的提高。

利用這個綜合評價模型可以更加直觀的評價不同礦區(qū)資源的綜合利用情況，也可以同時比較不同礦區(qū)在資源高效集約利用程度方面的強弱，比較形式靈活多樣，為礦產資源節(jié)約集約利用和高效合理開發(fā)評價工作提供了方法參考，具有一定的應用推廣價值。

[1]楊繼賢，曲曉紅，劉滿芝，等.煤炭工業(yè)生態(tài)文明礦區(qū)評價體系構建及應用[J].煤炭加工與綜合利用，2014(7)：71-72.

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[3]張乃祿.油田集輸聯(lián)合站安全性的模糊綜合評價[J].油氣田地面工程，2012，31(1)：12-13.

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[5]王雪峰.礦產資源綜合利用評價指標體系研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2015，35(7)：108-109.

Research into the comprehensive evaluation index system of efficient and intensive development and utilization of mineral resources

CHEN Li-xin，NA Chun-guang

(Chinese Academy of Land and Resources Economic，Beijing 101149，China)

In order to compare effective and intensive degree of development and utilization of different mineral mine lots，this paper constructes an evaluation system composed of three level index，nine secondary indicators and 48 tertiary indicators based on resource industrial economics theory of SCP paradigm，which includes "driving force-behavior-benefit" three links.Using the analytic hierarchy process (AHP) and generalized minimum variance method to optimize the evaluation index，level 3 indicators is reduced from 48 to 21.Finally this paper carrys out empirical study in Panxi region of Sichuan and Hebei Chengde area three typical iron mining area.The results show that the main factors of the influence of mining area resources efficient intensive utilization degree are the scientific and technological innovation ability and the management level of development and utilization of mine.Therefore it is recommended that strengthen the key technology research and application to realize the authors synergies by enterprise management innovation，and promote the level of intensive utilization of mining area resources efficiently.

mineral resource；development and utilization；index of evaluation

2016-01-25

陳麗新(1978-)，女，碩士，副研究員，主要從事礦產資源區(qū)域經濟與規(guī)劃工作。E-mail：lxchen@calre.org.cn。

X758

A

1004-4051(2016)10-067-07