宋子嶺，范軍富，趙東洋，周玉祥

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000）

露天煤礦“綠色度”評價因子體系構(gòu)建

宋子嶺，范軍富，趙東洋，周玉祥

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000）

確定了露天煤礦綠色開采的內(nèi)涵、目標和實現(xiàn)途徑，定義了露天煤礦“綠色度”評價因子的概念、確定了其內(nèi)涵及作用，建立了綠色開采評價指標體系。對黑岱溝露天煤礦進行了“綠色度”評價，綜合評定為Ⅱ級、達到“良”的綠色標準。

露天煤礦；綠色開采；“綠色度”；評價因子體系

0 引 言

2003年錢鳴高院士[1]提出了綠色開采的概念并對其內(nèi)涵進行了界定，是努力遵循循環(huán)經(jīng)濟中綠色工業(yè)的原則，形成一種與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的，“低開采、高利用、低排放”的開采技術(shù)。這是我國關(guān)于綠色開采技術(shù)的最早的權(quán)威表述，也提出了綠色開采的目標。煤炭開采方式分為井工開采和露天開采，2種方式各有優(yōu)缺點，開采方法、開采工藝有著較大的區(qū)別，其開采對環(huán)境的影響和破壞也不同，對于露天礦實現(xiàn)綠色開采的技術(shù)內(nèi)涵與井工礦在某些方面有著本質(zhì)的不同。如井工開采對環(huán)境的影響主要為煤矸石排放占用土地、有毒有害氣體污染大氣、采空區(qū)引起地表沉陷、井下通風將有毒有害氣體排入大氣環(huán)境、受污染的礦井水向地表排放污染土地和水體等[2-3]。

露天煤礦開采所引起的環(huán)境破壞與污染主要為采場與排土場及工業(yè)廣場占用與破壞大量土地、破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、破壞礦區(qū)地下水力平衡、污染地下水和地表水、采場煤炭和排土場煤矸石殘煤自燃污染大氣環(huán)境、汽車工藝露天礦及膠帶運輸?shù)犬a(chǎn)生大量煙塵污染大氣環(huán)境、爆破及大型設(shè)備運行產(chǎn)生振動和噪音等，露天煤礦對礦區(qū)造成固體環(huán)境、水體環(huán)境、氣體環(huán)境與生態(tài)環(huán)境綜合性污染與破壞。為解決上述環(huán)境問題，實現(xiàn)綠色開采技術(shù)，對環(huán)境污染與破壞的控制，所采取的措施和技術(shù)完全不同于井工礦。因此，露天煤礦綠色開采有自己的概念內(nèi)涵[4-5]。

1 綠色開采內(nèi)涵、目標及實現(xiàn)途徑

1.1 綠色開采概念及內(nèi)涵

根據(jù)露天礦開采工藝與方法，以及露天礦環(huán)境影響特點，露天礦綠色開采技術(shù)內(nèi)涵界定為以實現(xiàn)露天煤礦“低開采、高利用、低排放”為目標，從露天礦開采規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)、直至閉坑全過程進行環(huán)境污染控制。采用以生態(tài)恢復(fù)為主要工藝環(huán)節(jié)的綠色開采工藝，以陡幫開采為主的開采方法，以土地占用動態(tài)補償機制為管理手段，形成以綠色度或綠色因子為強制因素的評價指標體系的綠色開采設(shè)計理論，從而實現(xiàn)露天礦生態(tài)恢復(fù)與開采一體化技術(shù)[6-7]。

這一概念包含以下內(nèi)涵：①露天礦開采與礦區(qū)固體環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。如露天開采各工藝環(huán)節(jié)“礦巖準備、采裝、運輸、排卸、生態(tài)重建”的合理匹配關(guān)系，剝離物、煤炭對礦區(qū)土地的影響及其協(xié)調(diào)關(guān)系，穿孔爆破、采裝、運輸、排土設(shè)備作業(yè)對周圍環(huán)境的影響及其協(xié)調(diào)關(guān)系等；②露天開采與水體（地下水與地表水）環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。如露天采場與礦區(qū)地下水力關(guān)系，外排土場剝離物淋溶水對周邊土地及地表水的影響；③露天開采與大氣環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。如露天礦爆破、采運排作業(yè)所產(chǎn)生的煙塵、飛塵的產(chǎn)生機理及其對大氣環(huán)境的影響，采場內(nèi)煤炭自燃和排土場、排矸場殘煤自燃對大氣環(huán)境的影響；④露天開采與固體環(huán)境、水體環(huán)境、大氣環(huán)境及生態(tài)環(huán)境的綜合一體化協(xié)調(diào)關(guān)系。從而形成大型露天煤礦綠色開采理論體系和技術(shù)經(jīng)濟指標評價體系。

1.2 綠色開采目標

以最小的環(huán)境代價獲取最大的資源開采；從開采源頭控制露天礦對環(huán)境的影響與破壞；將“先開采后環(huán)境治理模式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬拈_采源頭控制露天開采對環(huán)境破壞的新模式”；從露天礦設(shè)計到開采，直至閉坑全過程的環(huán)境污染控制。用露天煤礦“綠色度”指標或“綠色因子”指標強制達到環(huán)境保護目標；露天開采與礦區(qū)的固體環(huán)境、水體環(huán)境、氣體環(huán)境及生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展；現(xiàn)露天礦可持續(xù)發(fā)展。

對于一個露天煤礦實現(xiàn)綠色開采的各項目標需要確定一系列定量化指標，以達到礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護的具體目標[8]。

1.3 綠色開采實現(xiàn)途徑

實現(xiàn)綠色開采的途徑是將目前“先開采后環(huán)境治理的傳統(tǒng)模式”改變?yōu)椤皬拈_采源頭控制對生態(tài)環(huán)境的污染與破壞的新模式”；提出露天煤礦綠色開采的總目標，并建立綠色開采目標函數(shù)以形成目標的量化指標；根據(jù)目標指標要求，采取一系列的綠色開采技術(shù)，如陡邊坡技術(shù)、陡幫開采技術(shù)、控制爆破技術(shù)、露天礦土地動態(tài)管理機制、地表水與地下水污染控制技術(shù)、露天礦帷幕與降塵技術(shù)、綠色開采工藝、閉坑治理技術(shù)等，形成生態(tài)恢復(fù)與開采一體化技術(shù)；采用“綠色度”指標對露天煤礦進行綜合評價，以達到強制實現(xiàn)綠色開采目標[9-10]。

2 “綠色度”評價因子的概念、內(nèi)涵及作用

2.1 “綠色度”評價因子的概念、內(nèi)涵

“綠色度”指在一定時期內(nèi)露天煤礦開采過程中對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境采取保護及修復(fù)措施后的生態(tài)環(huán)境指標與理想條件下露天礦區(qū)所能達到的生態(tài)環(huán)境指標的比值（單位為%），包括固體環(huán)境“綠色度”（主要為土地恢復(fù)）、大氣環(huán)境“綠色度”、水體環(huán)境“綠色度”，以及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境“綠色度”，用相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境評價指標計算。

露天煤礦“綠色度”指標是表征一個露天煤礦生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)程度的綜合性指標，其值越大表明該露天礦對生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)越好。它是一個相對指標，需要首先建立我國目前技術(shù)條件下露天煤礦“綠色度”評價等級標準，影響“綠色度”指標的因素既包括露天礦自然因素（如礦床賦存條件等），也包括開采技術(shù)水平（如開采工藝、開采參數(shù)、作業(yè)方式等）因素。

2.2 “綠色度”評價因子的作用

提出露天煤礦“綠色度”指標，其主要作用是為綜合評價露天煤礦對生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)程度提供一個統(tǒng)一的、對不同露天礦具有可比性的評價指標，可以建立我國露天煤礦綠色開采通用的評價標準。

3 “綠色度”評價因子體系構(gòu)建及應(yīng)用

3.1 “綠色度”評價因子的分類

1）根據(jù)對露天煤礦生態(tài)環(huán)境影響形態(tài)，其影響因素分為固體環(huán)境影響因素、水體環(huán)境影響因素、氣體環(huán)境影響因素和生態(tài)環(huán)境影響因素，據(jù)此將露天礦“綠色度”評價因子的分為4種類型：固體環(huán)境“綠色度”、水體環(huán)境“綠色度”、氣體環(huán)境“綠色度”和生態(tài)環(huán)境“綠色度”。

固體環(huán)境“綠色度”——表征露天礦區(qū)固體環(huán)境保護與恢復(fù)程度的綜合指標。主要指露天礦區(qū)對土地的占用與破壞程度，一般以某一時期內(nèi)土地恢復(fù)與土地占用的比值表示，以及露天礦在某一時期占用土地的大小與我國理想露天煤礦占用土地大小的比值表示。

水體環(huán)境“綠色度”——表征露天礦區(qū)水體環(huán)境保護與恢復(fù)程度的綜合指標。主要指礦區(qū)及其所影響到的周邊一定范圍內(nèi)的地下水和地表水受到污染與破壞的程度。又分為地下水環(huán)境綠色度、地表水環(huán)境綠色度。

氣體環(huán)境“綠色度”——表征露天礦區(qū)氣體環(huán)境保護與恢復(fù)程度的綜合指標。主要指礦區(qū)及其所影響到的周邊一定范圍內(nèi)的大氣污染程度。

生態(tài)環(huán)境“綠色度”——表征露天礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)程度的綜合指標。主要指礦區(qū)及其所影響到的周邊一定范圍內(nèi)的地形地貌、生態(tài)景觀、植被、土地污染與土壤質(zhì)量情況。

2）根據(jù)對生態(tài)環(huán)境影響因素的性質(zhì)不同，將露天煤礦“綠色度”評價因子分為露天礦自然條件“綠色度”、開采技術(shù)水平條件“綠色度”。

露天礦自然條件“綠色度”——表征露天礦區(qū)自然地理條件、氣候條件、地質(zhì)地形條件、礦床賦存條件、水文地質(zhì)條件等自然因素對礦區(qū)及其周邊生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)的影響程度的綜合性指標。這些自然因素對生態(tài)環(huán)境的影響是礦區(qū)固有的，不同露天礦區(qū)的差異性較大。一般會在不同程度上影響露天礦的固體環(huán)境、水體環(huán)境、氣體環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，自然因素的影響表現(xiàn)了不同礦區(qū)的差異性，在這方面我們只能最大程度地克服其對生態(tài)環(huán)境的影響，難以改變。

開采技術(shù)水平條件“綠色度”——表征露天礦的開采規(guī)劃設(shè)計與總體布局、開采規(guī)模、開采工藝、設(shè)備類型、開拓開采方式、作業(yè)方式與參數(shù)、環(huán)保措施等技術(shù)水平對生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)的影響程度的綜合性指標。開采技術(shù)水平條件是人為因素所造成的生態(tài)環(huán)境影響，是強制采用綠色開采技術(shù)措施，提高露天礦“綠色度”的主要途徑。

3.2 “綠色度”評價因子體系構(gòu)建

依據(jù)露天煤礦“綠色度”評價因子的分類，“綠色度”評價因子體系構(gòu)成如圖1、圖2所示。

圖1 按環(huán)境影響形態(tài)構(gòu)成“綠色度”評價因子體系

露天煤礦綜合“綠色度”的計算指標的計算，見公式（1）：

式中：K總=露天煤礦綜合“綠色度”；

K固=露天煤礦固體環(huán)境“綠色度”；

K水=露天煤礦水體環(huán)境“綠色度”；

K氣=露天煤礦氣體環(huán)境“綠色度”；

K生態(tài)=露天煤礦生態(tài)環(huán)境“綠色度”；

ω固=露天煤礦固體環(huán)境權(quán)重；

ω水=露天煤礦水體環(huán)境權(quán)重；

ω氣=露天煤礦氣體環(huán)境權(quán)重；

ω生態(tài)=露天煤礦生態(tài)環(huán)境權(quán)重。

圖2 按環(huán)境影響性質(zhì)構(gòu)成“綠色度”評價因子體系

3.3 應(yīng)用

3.3.1 評價模型與指標體系建立

1）露天煤礦“綠色度”評價模型的建立

①評價模型是所建立露天礦“綠色度”評價體系，涵蓋固體環(huán)境、水體環(huán)境、氣體環(huán)境和生態(tài)環(huán)境多個方面內(nèi)容。選取適當?shù)脑u價方法與標準對露天礦的開采現(xiàn)狀進行量化評價。

②“綠色因子”要在符合實際情況的基礎(chǔ)上合理選擇。露天礦不同區(qū)域，其環(huán)境各有差異。在選擇評價因子時充分考慮露天礦多方面因素。

③層次分析法將定量與定性分析相結(jié)合，通過對比，將復(fù)雜的各個要素有層次地排列先后重要性，確定各要素的權(quán)重。

④建立評價標準的基本思路是結(jié)合國際或者國家現(xiàn)有的標準，對還未有標準的因子采用研究區(qū)域所在地區(qū)的歷史資料或平均水平進行分級，建立等級標準。

2）“綠色因子”的篩選方法

①理論分析法。是建立在各門學(xué)科綜合理論的條件下，對露天煤礦綠色開采內(nèi)涵、特征進行綜合分析，選取重要的特征指標作為“綠色因子”。

②專家咨詢法。進一步考慮被評價區(qū)域的自然環(huán)境特點和社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，征詢專家意見。

③頻度統(tǒng)計法。是對目前有關(guān)可持續(xù)發(fā)展評價研究和循環(huán)經(jīng)濟評價研究的報告、論文進行頻度統(tǒng)計，選擇使用頻度較高的指標 。

④單因子最大限制法。在性質(zhì)相同的指標中選擇對目前露天礦綠色開采影響最大的因素作為評價的“綠色因子”。

⑤主成分分析法。將評價指標進行重組，選取具有嚴格獨立意義的主成分作為評價指標。

選擇專家咨詢法、理論分析法、頻度統(tǒng)計法和單因子最大限制法的篩選方法。

3）“綠色因子”的選取原則

露天開采“綠色度”的評價指標體系構(gòu)建應(yīng)遵循以下原則：①系統(tǒng)性原則；②科學(xué)性原則；③相對完備性原則；④可操作性原則；⑤結(jié)構(gòu)層次性原則；⑥針對性原則。

4）露天煤礦綠色開評價指標體系

根據(jù)層次分析法基本原理，劃分為以下3個層次，目標層：把露天開采“綠色度”作為評價工作的目標，該層包括固體環(huán)境“綠色度”、水體環(huán)境“綠色度”、氣體環(huán)境“綠色度”、生態(tài)環(huán)境“綠色度”4個方面；準則層：把影響露天開采的12個二級指標歸納為準則層，包括土地的占用A11、爆破震動A12、礦區(qū)條件A13、地下水A21、地表水A22、穿爆環(huán)節(jié)A31、采裝環(huán)節(jié)A32、運輸環(huán)節(jié)A33、排土場粉塵A34、污染控制與廢物利用A41、退化土地復(fù)墾質(zhì)量A42、重建生態(tài)資源保護與利用A43；指標層：根據(jù)評價準則進一步細分為若干具體的評價指標，每一個指標層的評價指標都將作為“綠色因子”應(yīng)用于評價中。在露天煤礦開采方面得出指標層涵蓋66個“綠色因子”。

在一級指標基礎(chǔ)上，確定了固體環(huán)境、氣體環(huán)境、水體環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的二級指標、三級指標。固體環(huán)境包含3個二級指標，21個三級指標；氣體環(huán)境包含4個二級指標，28個三級指標；水體環(huán)境包含2個二級指標，8個三級指標；生態(tài)環(huán)境包含3個二級指標，12個三級指標。

3.3.2 評價結(jié)果

應(yīng)用所建立的露天煤礦“綠色度”評價因子體系及評價模型，對黑岱溝露天煤礦進行了“綠色度”評價，并建立了我國露天煤礦“綠色度”評價標準，得到了黑岱溝露天煤礦“綠色度”指標值，綜合評定為Ⅱ級、達到“良”的綠色標準。

4 結(jié)論

1）露天煤礦實現(xiàn)綠色開采的途徑：將目前“先開采后環(huán)境治理的傳統(tǒng)模式”改變?yōu)椤皬拈_采源頭控制對生態(tài)環(huán)境的污染與破壞的新模式”；

2）露天煤礦“綠色度”指標是表征一個露天煤礦生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)程度的綜合性指標，其值越大表明該露天礦對生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)越好,是一個相對指標；

3）根據(jù)對露天煤礦生態(tài)環(huán)境影響形態(tài)，露天煤礦“綠色度”評價因子的分為四種類型：固體環(huán)境“綠色度”、水體環(huán)境“綠色度”、氣體環(huán)境“綠色度”和生態(tài)環(huán)境“綠色度”；

4）根據(jù)對露天礦生態(tài)環(huán)境影響因素的性質(zhì)不同，可將露天煤礦“綠色度”評價因子的分為兩種類型：露天礦自然條件“綠色度”、開采技術(shù)水平條件“綠色度”；

5）露天煤礦“綠色度”評價因子應(yīng)用于露天煤礦綠色開采評價中。對岱溝露天煤礦進行了“綠色度”評價，綜合評定為Ⅱ級、達到“良”的綠色標準。

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【責任編輯：解連江】

Construction of"green degree"evaluation factor system in open-pit coal mine

SONG Ziling,FAN Junfu,ZHAO Dongyang,ZHOU Yuxiang
(Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China)

The article determined the connotation,goal and realization way of green mining in open-pit coal mine,and defined the concept of"green degree"evaluation factor,and determined its connotation and function,and built the evaluation index system of green mining.The author carried out"green"evaluation on Heidaigou Open-pit Coal Mine,the comprehensive assessment result was the level II,which reached the"good green standard".

open-pit coal mine;green mining;"green degree";evaluation factor system

X22

B

1671－9816（2017）04－0071－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.04.021

宋子嶺，范軍富，趙東洋，等.露天煤礦“綠色度”評價因子體系構(gòu)建［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（4）：71-74.

2016-12-21

國家自然基金（煤炭聯(lián)合基金）重點項目（U1361211）；國家自然基金面上項目（51474119）

宋子嶺（1965—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，教授，博士，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院從事露天煤礦開采方面的研究與教學(xué)工作。