環境影響下基于CRITIC法的露天礦山道路綜合成本分析

摘要：隨著“雙碳”目標的實施及投資者對礦山企業ESG指標的要求，在分析露天礦山道路綜合成本時需要考慮環境成本。研究基于CRITIC法構建涉及材料、人力、機械、維護、碳排放、降塵、環境毒性、運輸效率、構件壽命和輪胎損耗等10種因素的露天礦山道路綜合成本分析模型。以紫金山金銅礦為例，通過信息承載量分析法，得到各指標的客觀權重，降低指標間的相互影響。經計算，道路量化綜合成本為：碎石路 98.6元/m2，水泥路108.5元/m2，面層改性路62.9元/m2，整體改性路67.7元/m2。相對于碎石路和傳統水泥路，改性道路在綜合成本上具備顯著優勢，其中，面層改性路的綜合成本優勢超36 %。

關鍵詞：露天礦山；CRITIC法；改性道路；ESG；綜合成本；環境影響；成本管理

[中圖分類號：TD57 文章編號：1001-1277（2025）04-0039-05 文獻標志碼：A doi：10.11792/hj20250408 ]

引言

金屬礦山露天開采中，一條高效、低成本的運輸道路至關重要，礦用運輸車輛運輸效率、輪胎損耗等因素極大影響了礦山礦石及廢料的運輸成本，進而影響礦山的開采成本［1-3］。成本管理作為現代企業運營的核心戰略工具，其優化實施對于提升組織運營效益和增強市場競爭力具有顯著促進作用［4］。此外，在經濟衰退和能源危機的雙重影響下，可持續發展的浪潮席卷各國，也帶動著與其深度契合的ESG理念在全球范圍內的持續升溫，特別是礦山行業投資者對企業ESG信息披露情況給予更多關注［5-6］。因此，環境成本成為礦山生產建設特別是大型運輸道路建設中需要重點考慮的一環。

21世紀以來，綠色生產施工評價體系在公路、鐵路、建筑、市政等多領域的應用日趨成熟。姚剛等［7-8］對綠色低碳公路施工評價體系進行了研究；吳偉東等［9-11］分別在鐵路、建設及市政工程上基于環境及材料成本等諸多因素構建相關的評價模型，對施工方案進行優選。

然而，露天礦山道路建設仍多以人力、材料、設備等直接成本進行評價，忽視了建設周期內對環境的影響。本文考慮環境影響下，基于CRITIC法選擇10種道路成本因素，并進行量化分析，通過信息承載法計算客觀權重，進一步計算道路的綜合成本，對多種道路綜合成本進行比較以選擇最優道路施工方案。

1CRITIC法分析模型基礎

CRITIC（CRIteria Through Intercriteria Correlation，CRITIC）法是1995年由DIAKOULAKI等提出的一種客觀權重賦權法。該方法不需要屬性的獨立性，并且將定性屬性轉化為定量屬性，其核心思想為利用指標間的對比性和沖突性來確定各指標權重，對比性以標準差為依據，標準差越大，意味著數據波動越顯著，權重也會更高；沖突性則以相關系數為依據，相關系數越大，表明指標間沖突性越小，權重自然也會更低［12-14］。

1.1結構層次

本文所涉及的綜合成本包括直接成本、環境成本和效率成本。其中，直接成本包括材料、人力、機械和維護成本，環境成本包括碳排放成本、降塵成本和環境毒性成本，效率成本包括運輸效率、構件壽命和輪胎損耗成本。據此，建立的基于CRITIC法的露天礦山道路綜合成本分析層次圖見圖1。所分析的10個子項中，材料、人力、機械、碳排放、環境毒性、降塵、輪胎損耗歸為逆向指標（指標值越小越好），其余為正向指標。

1.2客觀權重

CRITIC法分析需要先將獲得的原始數據標準化處理，由此計算各指標的信息承載量，進一步計算客觀權重，最后將獲得的客觀權重歸一化處理。

1）原始數據標準化。CRITIC法假設現有1組待評價的原始數據，其包含m個對象，n個評價指標，共同構成原始數據矩陣X：

式中：Fj為指標的歸一化權重；W1為第一個指標的權重。

2道路綜合成本各因素客觀權重計算

2.1工程概況

紫金山金銅礦自2017年開展采礦技術攻關以來，采用多元多層露天礦運輸道路結構，其底基層為大直徑爆破廢石（直徑80～150 mm），基層為中等直徑爆破廢石（直徑20～80 mm），面層為直徑0～20 mm的爆破廢石粉末，取得了良好效果。現場實踐結果表明，采用新型多元多層結構后，露天開采運輸道路輪胎磨損率下降，行車效率相對提升，但轉彎處、上坡等部分路段存在水穩定性差、耐久性差等問題。在此基礎上開展了多種道路改造方案（見表1），根據前期試驗，幾種方案均滿足要求，因此進一步對比綜合成本擇優選擇。其中，改性道路使用的固化劑主要成分為水淬鋼渣、水泥、生石灰。

2.2原始分析數據

使用CRITIC法分析露天礦山道路綜合成本各因素原始數據見表2。其中，材料、人力、機械、維護、環境毒性（采用Cu離子浸出濃度表示）、降塵和運輸效率（采用運礦卡車車速表示）等7個參數由現場統計而來，其余參數通過計算獲得。

1）碳排放。根據文獻［16］，道路建設及養護階段的各種路面筑路材料及碳排放因子見表3。其中，面層改性路所采用的固化劑主要原料為礦山工業廢物，因此碳排放因子近似取0。

2）構件壽命及輪胎損耗。構件壽命（車輛空氣懸掛壽命）及輪胎損耗計算公式為國外礦山統計值，并采用最小二乘法擬合而來［17］，與路面的不平整度及車速相關，見式（10）。各因素采用百分數表示，標準水泥路為100 %，各道路構件壽命及輪胎損耗見表4。

式中：Lg為構件壽命（a）；Lt為輪胎損耗（月）；v為特定

路面上運礦卡車的正常行駛速度（km/h）；H為路面不平整度（mm）；g0為空氣懸掛壽命的標準值，市面產品標準值為5 a；t0為常規水泥路面運礦卡車年損耗輪胎個數標準值，市面產品建議礦山單個輪胎壽命小于4個月，本文取3個月。

2.3客觀權重計算

1）原始數據標準化。通過表2建立原始數據矩陣X：

將原始數據矩陣X結合式（2）、式（3）進行標準化，其中，材料、人力、機械、碳排放、環境毒性、降塵、輪胎損耗為逆向指標（指標值越小越好），其余為正向指標，標準化矩陣[X']如下：

3紫金山金銅礦道路綜合成本對比

為評價紫金山金銅礦道路的綜合成本，基于原始數據計算得到各指標的歸一化權重Fj，按式（14）計算綜合成本（Cs）：

原始數據（見表2）中，除材料、人力及機械成本外，其余指標并不是采用成本進行量化，因此在計算綜合成本前需要將剩下7個指標轉化為年化成本。

3.1道路各因素初始成本

1）維護。礦山所有道路單次維護費用預計為67.5萬元，試驗區域面積為15萬m2，單次維護費用為4.5元/m2，計算得到4種道路年化維護成本分別為27元/m2、5.4元/m2、10.8元/m2、6.75元/m2。

2）碳排放。碳排放成本按照全國碳市場每日綜合價格78元/t進行計算，4種道路碳排放成本分別為0.19元/m2、10.72元/m2、0.16元/m2、0.16元/m2。

3）環境毒性。環境毒性采用Cu離子浸出濃度表示，根據GB 25467—2010" 《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》［18］要求，銅直接排放限值為1 mg/L。4種道路均滿足要求，因此環境毒性處理成本均為0。

4）降塵。降塵采用工業用水，運輸費、水費、維護費累加為5元/t，按照灑水量、路面面積攤薄為0.002 7元/（m2·次）。按照一年365 d計算可得4種路面年化降塵成本分別為5.91元/m2、7.88元/m2、2.96元/m2、2.96元/m2。

5）運輸效率。運輸效率以碎石路方案為基準值0元/m2的負指標計算，計算公式如下：

式中：v0為碎石路上運礦卡車的正常行駛速度（km/h）；a為該礦山日均運礦量（t）；b為利潤（元/t）；S為試驗礦山道路面積（m2）。

根據調查結果，礦山日均運礦量為20 000 t，每噸礦利潤為80元，計算出4種道路運輸效率成本分別為0，-13，-10.83，-10.83元/m2。

6）構件壽命。市面上空氣懸掛的單價為6 000～13 000元，取10 000元，即0.067元/m2。根據表4，4種道路車輛的構件壽命分別為3.25 a、4.68 a、4.49 a、4.49 a，按運礦卡車10輛計算，4種道路行駛車輛的構件壽命年化成本分別為0.19元/m2、0.13元/m2、0.14元/m2、0.14元/m2。

7）輪胎損耗。市面上運礦卡車輪胎單價為2 000～5 000元，取3 000元，即0.02元/m2。根據表4，4種道路行駛車輛的輪胎壽命分別為1.76月、2.76月、2.63月、2.63月，每輛運礦卡車有6個輪胎，單車每年輪胎消耗量分別為18個、11.64個、12.24個、12.24個，計算可得輪胎損耗年化成本分別為3.6元/m2、2.33元/m2、2.45元/m2、2.45元/m2。

3.2道路綜合成本

綜上，可得紫金山金銅礦道路各因素初始成本，見表5。

由此可以得到初始成本矩陣Y為：

將初始成本矩陣Y和Fj代入式（14），計算得到紫金山金銅礦4種道路基于CRITIC法分析的道路綜合成本，見表6，并以礦山原碎石路成本為基準，計算得到各種道路的成本比例。從表6可以看出，改性后的道路綜合成本明顯降低，其中，面層改性路成本最低。

4結論

1）綜合考慮材料、人力、機械、維護、碳排放、降塵、環境毒性、運輸效率、構件壽命和輪胎損耗等10種因素，基于CRITIC法計算露天礦山道路綜合成本。

2）以紫金山金銅礦露天礦山道路為例，通過信息承載量分析法，得到各指標的客觀權重，降低了指標間的相互影響，最終計算出路面量化綜合成本為：碎石路98.6元/m2，水泥路108.5元/m2，面層改性路62.9元/m2，整體改性路67.7元/m2。相對于碎石路和傳統水泥路，改性道路在綜合成本上具備顯著優勢，其中，面層改性路的綜合成本優勢超36 %。

3）在構建礦山道路成本計算模型時，考慮了ESG理念、“雙碳”背景，并將無法量化的因素進行量化，對礦山相對復雜的成本組成具備良好的適應性，其結果客觀反映了不同礦山道路的成本組成，具有良好的應用前景。

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Comprehensive cost analysis of open?pit mine roads under environmental

impact based on the CRITIC method

Wen Chen1， 2， 3， Huang Min1， 2， 3， Rao Dijun1， 2， 3， Xie Chenglong1， 2， 3， Cai Sijie1， 2， 3

（1.Zijin Mining Group Co.， Ltd.; 2.Zijin （Changsha） Engineering Technology Co.， Ltd.;

3.State Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Low?grade Refractory Gold Ores）

Abstract： With the implementation of China’s \"dual?carbon\" target and increasing investor focus on ESG metrics， environmental costs must be integrated into the comprehensive cost analysis of open?pit mine roads. This study constructs a cost analysis model for the comprehensive cost of open?pit mine roads using the CRITIC method， incorporating 10 factors： material， labor， machinery， maintenance， carbon emissions， dust suppression， environmental toxicity， transport efficiency， component lifespan， and tire wear. Taking the Zijinshan Gold-Copper Mine as a case study， objective weights for each indicator were derived through information load analysis to mitigate inter?indicator correlations. Calculated quantitative comprehensive road costs are： gravel roads 98.6 yuan/m2， cement roads 108.5 yuan/m2， surface?modified roads 62.9 yuan/m2， and overall modified roads 67.7 yuan/m2. Compared to gravel and conventional cement roads， modified roads exhibit significant cost advantages， with surface?modified roads achieving a reduction in comprehensive costs of over 36 %.

Keywords： open?pit mine; CRITIC method; modified road; ESG; comprehensive cost; environmental impact; cost management

收稿日期：2024-11-09；修回日期：2025-01-05

基金項目：國家自然科學基金項目（51804079）;福建省自然科學基金項目（2019J05039）;國家重點研發計劃專項（2022YFC2903900）;紫金礦業集團股份有限公司2022年科技計劃項目（5401KY2022100003）；福廈泉自創區協同專項資助項目（35022CQX72021009）

作者簡介：溫晨（1998—），男，助理工程師，碩士，研究方向為控制爆破及巖層控制；E?mail：1398448249@qq.com