基于生命周期可持續(xù)性評估理論的綠色礦山開采研究

摘 要：礦山開采是社會經濟活動中不可或缺的一部分，然而，傳統(tǒng)的礦業(yè)活動常常伴隨著嚴重的環(huán)境破壞、資源浪費以及社會公平等問題。因此，通過基于生命周期可持續(xù)性評估理論的全面指標體系和建議，為綠色礦山開采提供系統(tǒng)性的理論框架和實踐經驗，并提出一種多境界開采模式。在白云鄂博礦區(qū)的實踐中，采納建議與多境界開采模式后結果顯示環(huán)境、社會、經濟三大指標評分平均提升39.04%。結果表明：研究提出的先進理論框架與實踐路線為綠色礦山開采的發(fā)展注入了新的思路，為促進礦業(yè)向更加環(huán)保、社會負責、經濟可持續(xù)的方向發(fā)展提供了有益的經驗和啟示。

關鍵詞：礦山 綠色開采 生命周期 可持續(xù)性評估

中圖分類號： TD98

Research on Green Mining Based on Life Cycle Sustainability Assessment Theory

LI Aiwei

Daliuta Coal Mine of Shendong Coal， China Energy GrouiBHwUF9kleJFkJhKo7rgvg==p，， Yulin，

Shaanxi Province， 719300 China

Abstract： Mining is an indispensable part of social and economic activities. However， traditional mining activities are often accompanied by serious problems such as environmental damage， resource waste， social equity. Therefore， through a comprehensive indicator system and suggestions based on Life Cycle Sustainability Assessment theory， a systematic theoretical framework and practical experience are provided for green mining， and a multi-realm mining model is proposed. In practice in Bayan Obo Mining Area， after adopting the suggestions and the multi-realm mining model， the results showed that the scores for the three major indicators of environment， society， and economy increased by an average of 39.04%. The results show that the advanced theoretical framework and practical route proposed have injected new ideas into the development of green mining， and provided useful experience and inspiration to promote the development of mining industry in a more environmentally friendly， socially responsible， and economically sustainable direction.

Key Words： Mine; Green mining; Life cycle; Sustainability assessment

隨著全球對可持續(xù)發(fā)展的日益關注，礦業(yè)行業(yè)在實現(xiàn)資源開發(fā)的同時，不可避免地面臨來自環(huán)境和社會方面的挑戰(zhàn)[1]。傳統(tǒng)的礦山開采往往伴隨著生態(tài)破壞、資源浪費和社會不公平等問題，引發(fā)了社會對礦山可持續(xù)性的迫切關注[2]。在這一背景下，綠色礦山的概念應運而生[3]。李岱鮮等人[4]針對小型礦山在綠色化方面的相對滯后的問題，通過某小型金礦在河南省的綠色礦山建設案例，為促進小型綠色礦山建設發(fā)展提供了有益的經驗教訓和建議。柳曉娟等人[5]針對綠色礦山建設中企業(yè)積極性不足的問題，提出通過政府規(guī)制引導，遵循生態(tài)-經濟系統(tǒng)資本循環(huán)機制，以財稅金融政策引導、綠色發(fā)展價格機制制定和技術創(chuàng)新推動的方法，從而促使企業(yè)更積極參與綠色礦山建設。然而，眾多研究中缺少對整個礦山生命周期的全面性評估。在此背景下，研究聚焦于綠色礦山開采，并將生命周期可持續(xù)性評估（Life Cycle Sustainability Assessment， LCSA）引入研究框架中，考量礦山開采活動在其整個生命周期中對環(huán)境、社會和經濟的潛在影響。研究旨在為礦業(yè)領域可持續(xù)發(fā)展方面提供新思路和實踐經驗。研究根據(jù)LCSA結合多種方法進行指標權重分配，并在此基礎上針對性地提出多境界開采模式，具有創(chuàng)新性。

1基于LCSA的綠色礦山開采

1.1基于LCSA的指標體系

針對傳統(tǒng)礦山開采存在的不良生態(tài)問題，研究提出一種以LCSA為基礎的綠色礦山開采。LCSA將傳統(tǒng)的生命周期評估、生命周期成本評估、社會生命周期評估三者有機地結合，通過綜合考慮3個方面的因素，提供更全面的可持續(xù)性評估。在綠色礦山開采中使用LCSA，能夠不再受限于傳統(tǒng)的單一維度評估，使評估更為全面，能夠更好地反映綠色礦山開采對各個方面的綜合影響。

為確保 LCSA 的合理應用，研究建立了一個全面且系統(tǒng)的指標體系，涵蓋了環(huán)境、社會和經濟 3 個方面，以確保對綠色礦山開采的可持續(xù)性進行深入評估。

在環(huán)境指標方面，研究選取3個大指標：首先是關鍵的量化評估溫室氣體排放；其次是資源利用效率的評估，涵蓋了對水、能源和原材料等自然資源的有效利用；最后是生物多樣性維護方面，考慮了礦山對周邊生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括對野生動植物棲息地的保護和對生態(tài)平衡的維護。

在社會指標與經濟指標方面，同樣各自選取3個大指標。社會指標分別為勞工權益的評估、社區(qū)參與及文化遺產保護，其中：勞工權益的評估關注礦山開采對勞工的合理對待；社區(qū)參與的考慮則強調當?shù)厣鐓^(qū)在決策和運營中的參與度；文化遺產保護方面關注礦山對當?shù)匚幕z產的潛在影響。經濟指標則涉及投資回報率、就業(yè)機會、創(chuàng)新和技術發(fā)展。投資回報率的評估有助于驗證綠色礦山開采的經濟可行性。就業(yè)機會反映礦山開采對當?shù)厣鐓^(qū)的積極影響。創(chuàng)新和技術發(fā)展的評估旨在推動綠色技術在礦山開采中的應用。

由于傳統(tǒng)的指標評估忽略了各個指標的特性與其重要程度，因此，研究結合層次分析法（Analytic Hierarchy Process， APH）與判別矩陣法（Criteria Importance Through Intercriteria Correlation， CRITIC），并利用博弈論的方法對指標進行權重分配。首先，AHP用于計算各指標之間的相對權重，通過將問題分解為層次結構，構建判斷矩陣，最終得出每個指標相對于其他指標的權重。其次，CRITIC法通過分析指標之間的相互關聯(lián)性，以更科學地反映它們的相對貢獻。最后，博弈論方法用于確定最終的融合權重，考慮了不同利益相關指標之間的博弈關系，以在多利益相關者環(huán)境中實現(xiàn)權衡，確保權重分配的公正性和可接受性。具體過程如下，假設個指標的權重向量與其線性組合如式（1）所示。

式（1）中，表示線性組合系數(shù)，表示可能的權重集。研究創(chuàng)建一個目標函數(shù)，如式（2）所示。

式（2）的目的保證不同權重的分別具有一致性與合理性，其核心思想是利用中的權重優(yōu)化，最小化與之間的距離差值。研究利用矩陣微分性質對式（2）的最優(yōu)化一階導數(shù)條件求解，如式（3）所示。

進一步，對優(yōu)化后的進程歸一化處理，可得到最終的融合權重，如式（4）所示。

因此，根據(jù)上述內容結合綠色礦山開采過程中需要注意的問題，研究構建的基于LCSA的綠色礦山開采指標體系如圖1所示。

由圖1可知，研究在大指標的基礎上進一步細分，以全面了解開采對環(huán)境、社會和經濟方面的影響，確保每個階段都得到充分關注，從而推動綠色礦山開采實踐向更加可持續(xù)的方向發(fā)展。

1.2 基于綠色礦山開采指標體系的開采建議

針對礦山開采中存在的問題，研究在基于LCSA的綠色礦山開采指標體系的基礎上，提出綠色礦山開采建議，整體思想如圖2所示。

由圖2可知，研究主要圍繞6個方面，并針對9個大指標，27個小指標提出建議。環(huán)境方面，首先針對溫室氣體排放，研究建議實施能效改進，引入先進的綠色技術和設備，其次對于資源利用效率，研究建議采取循環(huán)經濟實踐，優(yōu)化資源利用鏈條。生物多樣性維護方面，研究建議制定并實施生態(tài)恢復計劃，促進采礦區(qū)域的生物多樣性維護。社會方面，首先針對勞工權益，研究建議優(yōu)化礦山工作環(huán)境，提高勞動條件，制定合理的薪酬制度，加強職業(yè)健康與安全培訓。針對社區(qū)參與，研究建議在礦山開采決策過程中主動與當?shù)厣鐓^(qū)進行廣泛的溝通和咨詢，提高信息透明度。最后針對文化遺產保護，研究建議在礦山周邊進行文化遺產調查，制定相應的保護措施，提高居民對文化遺產的重視和保護意識。經濟方面，首先針對投資回報率，研究建議引入先進的礦山技術和管理實踐方法，實施有效的投資風險管理策略。其次針對就業(yè)機會，研究建議優(yōu)先考慮當?shù)厣鐓^(qū)居民的就業(yè)需求，提高就業(yè)信息的透明度，提供平等的就業(yè)機會。最后針對創(chuàng)新和技術發(fā)展，研究建議加大對礦山技術創(chuàng)新的投入，引入智能化和環(huán)保技術。

1.3 多境界開采模式

為有效解決開采過程中周邊環(huán)境和土地利用的挑戰(zhàn)，研究在基于LCSA的綠色礦山開采指標體系的基礎上，提出一種策略性的多境界開采模式。此模式開采工藝示意圖如圖3所示。

由圖3可知，礦山開采過程中的推進方向首先是自上而下，并采用臺階式開采法。其次推進方向為由里至內，由此將礦山開采分為多個境界。多境界開采模式通過在爆破前增加臺階的高度以提高整體生產效率，并在接近最終開采境界時，同樣引入臺階分段方式，降低邊坡角度。在廢石剝離過程中，多境界開采模式摒棄傳統(tǒng)的外部排土場設置，采用內排方式，降低對土地的占用，減輕環(huán)境負擔。多境界開采模式還引入光面和預裂爆破技術最小化對最終邊坡的干擾。考慮到采場炮孔的方向與礦層的傾角之間存在緊密關系，多境界開采模式既防止當炮孔的角度與巖層的傾角一致時導致根底垮塌的情況發(fā)生，同時也避免炮孔的角度與巖層的傾角垂直時引發(fā)的傘巖現(xiàn)象。針對最終邊坡，多境界開采模式實施覆土、植樹和覆綠的措施以滿足LCSA環(huán)境指標的要求，具體操作中，平臺下部采用覆渣墊層，墊層厚度為50 cm，主要使用露天開采產生的松散剝離物。通過機械平土工程，實現(xiàn)場地覆土厚度的均勻分布，同時控制地面的平整度和排水情況，確保旱地地面坡度在5°以內。

2 綠色礦山開采建議實際應用成果

研究針對白云鄂博礦部分礦區(qū)進行綠色礦山開采實際應用效果研究。白云鄂博礦區(qū)是內蒙古自治區(qū)包頭市的一個轄區(qū)，擁有世界聞名的超大型稀土和鈮礦產資源。該礦區(qū)擁有豐富的礦產資源，其中鐵礦石儲量約為14億t，稀土儲量約為1億t，還有大量的鈮、錳、銅、磷等礦產資源。研究根據(jù)各個指標的權重分布，對各個指標設定分數(shù)值，對比采用綠色礦山開采建議前后的指標評分，評分由領域專家得出。結果如圖4所示。

圖4（a）中，A系列指標為環(huán)境方面的指標，A-1-1至A-3-3分別代表表1中環(huán)境的二級指標。圖4（b）中B系列與圖4（c）中C系列分別指社會與環(huán)境方面的指標，命名規(guī)則同A系列一致。由圖4（a）可知，采用建議前白云鄂博礦部分礦區(qū)評分總分為186.3分，采用建議后為253.1分，提升35.86%。由圖4（b）可知，采用建議前白云鄂博礦部分礦區(qū)評分總分為191.2分，采用建議后為276.6分，提升44.67%。由圖4（c）可知，采用建議前白云鄂博礦部分礦區(qū)評分總分為186.3分，采用建議后為253.1分，提升36.61%。由此可知，采用綠色礦山開采建議后，在環(huán)境、社會和經濟方面都取得了明顯的進展，驗證了建議的實際應用效果。

3 結論

針對礦山開采在實現(xiàn)資源開發(fā)時面臨著環(huán)境和社會挑戰(zhàn)，研究以LCSA理論為基礎，構建了全面而系統(tǒng)的綠色礦山開采指標體系。結果顯示在環(huán)境、社會和經濟方面均取得了顯著進展。環(huán)境指標得分提升35.86%，社會指標提升44.67%，經濟指標提升36.61%。總體而言，綠色礦山多境界開采模式的實踐能夠減輕礦業(yè)活動對環(huán)境和社會的負面影響，同時也能夠實現(xiàn)經濟效益的提升，體現(xiàn)了綠色發(fā)展與經濟可持續(xù)性的有機結合。

參考文獻

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