煤礦區井采土地復墾成本評價指標體系構建

郭成久， 朱淼淼， 蘇芳莉

(沈陽農業大學 水利學院， 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環境問題，因此，對煤炭區進行土地復墾是使煤礦區生態環境得到可持續發展的關鍵。對土地復墾成本進行評價可以準確了解影響復墾成本因素，針對重要的影響因素可以通過技術等方面進行改善，有針對性地進行復墾，實現復墾資金的優化配置。

關于評價指標體系的研究多傾向于環境質量等方面，中國目前關于煤礦區土地復墾成本的相關評價指標體系研究極少，加之其研究涉及到多個學科的不同領域，因此，對于復墾成本的評價體系和計算方法均沒有明確的標準可以參照。卞正富等[1]根據復墾經濟評價指標的不同，將復墾成本分為I類和Ⅱ類，Ⅱ類成本又進一步劃分成面積成本和產量成本，在對影響復墾成本的因素詳細分析的基礎上，介紹了各類成本計算的方法，此研究對復墾成本影響指標的確定具有一定的指導意義。然而文中沒有涉及礦山復墾項目經濟評價中效益測算、經濟評價的方法及參數選取等問題，同時計算過程過于繁瑣，不便于使用。程琳琳[2]結合不同地區經驗值測算工程復墾費用、生物復墾費用和其他費用以確定總復墾成本，并以開采煤礦為例確定了不同類不同地區復墾成本每1 t礦4.5～8.5 元，為保證金征收標準提供新的參考，但是僅以復墾成基本農田為前提，煤礦區土地復墾往往是農田、園地、林地等多種模式相結合以達到優化治理的目的，并非單一復墾模式，因而，只研究復墾成基本農田為前提的復墾成本計算方法較為片面，不能作為整個煤礦區開采的復墾成本參照依據。萬紅梅等[3]人根據工程費用、其他費用占治理總費用的百分比建立復墾成本模型，百分比的取值是計算的關鍵，然而其百分比的取值會隨技術改進、社會經濟發展等情況變化，如何根據實際情況調整這一標準還有待研究。

肖武等[4]建立了土地復墾評價指標體系及成本計算模型，根據煤礦區影響土地復墾成本評價因子的不同確定其相應的土地復墾成本修正系數，再結合復墾面積及單位面積復墾成本，使得計算結果更加準確，也具有實際指導作用。肖武等[4]的研究方法為土地復墾成本計算提供了新的思路，但評價指標選取可進一步完善，本文在此研究基礎上，采用定性分析和定量研究相結合的方法，擬針對中國井采建立科學合理的土地復墾成本評價指標體系，為煤礦區土地復墾成本計算模型研究提供理論依據。

1 土地復墾成本評價指標體系分析

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境的影響明顯不同。中國煤礦區95%采用井工開采[5]，井工開采會引起地表變形，在高潛水位地區可能形成地表積水區，而在地下水位較深的低潛水位地區，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墾成本。

1.2 評價指標構建原則

礦區土地復墾成本評價指標體系是科學度量復墾成本必不可少的依據。研究應根據區域的環境特征，以國家或地方的法律、法規為準繩[7]。評價指標的選取需達到兩個目標：指標體系能準確地反映復墾成本；能為政府管理部門和科研人員把握復墾成本提供依據。所以，評價指標的選取應遵循的原則為：

(1)科學性和系統性原則。煤礦區土地復墾是一項較為復雜的系統工程，評價指標體系應比較全面地反映煤礦區復墾所需成本，并能充分闡述各個指標間的相互聯系，具有涵蓋廣、系統性強的特點。同時，所選指標能夠反映事物的主要特征，數據來源要準確，計算方法要科學，具體指標能夠真實反映出煤礦區土地復墾成本。

(2)不可重復性。每一個評價指標應表示對煤礦區土地復墾成本一個方面的影響程度，各個指標之間應避免反映問題的重復性。

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

(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，在選取指標時應分析導致地表沉陷的關鍵因素。同時，在制定評價指標體系時，不可能面面俱到，應遵循簡潔方便、有效實用的原則，既要保證評價指標的完整性和準確性，又要綜合權衡其獲取的難易程度，使所取得的數據便于統計。

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專家的意見，之后對專家意見進行統計、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據和相關資料，而受人為、社會等因素影響為主的預測研究。經實踐證明，采用德菲爾法進行信息的分析及預測，可以很好地揭示研究對象自身規律。本研究主要針對評價標準集及各層次的指標權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合的決策分析方法，由美國運籌學家Saaty于20世紀70年代提出的，它是一種將決策者對復雜系統的決策思維過程模型化、數量化的過程，此方法多應用于多準則、多目標、多層次的非結構化的復雜問題，如地區經濟發展方案比較、科學技術成果評比、資源規劃和企業人員素質測評等方面。

層次分析法的基本原理是首先將問題層次化，按問題性質和總目標將此問題分解成不同層次，構成一個多層次的分析結構模型，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)的相對重要性權值的確定，為解決復雜決策問題提供依據。層次分析法的步驟大致分為明確問題、建立層次結構、建立兩兩比較的判斷矩陣、確定權重及一致性檢驗。

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造，判斷矩陣數據錄入，排序權重計算以及計算數據導出等功能。德爾菲法會在一定程度受主觀因素的影響，本文結合YAAHP軟件能夠降低主觀因素產生的偏差，得出科學的數據。

本研究利用層次分析法將煤礦區土地復墾成本評價體系按照目標層、約束層和指標層的順序分成不同的層次結構，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重。

2 評價指標體系建立

2.1 評價指標系分層

(1)目標層。評價對象即為土地復墾成本。開采前目標層的評價是計算煤礦區土地復墾成本的基礎。

(2)約束層。約束層是目標層的主要構件，本文將自然環境條件、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。

(3)指標層。指標層是約束層的組成構件，是煤礦區土地復墾成本評價體系的基本組成單位，是其所屬指標系特征的表征。

2.2 評價指標的選取及確定

評價指標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墾成本這一目標層各方面的基本性質。肖武等[1]選取的復墾成本指標尚不夠全面，卞正富等[2]指出復墾費用受到很多因素的影響如開采礦區的地形地貌、煤層深淺、開采造成的斜坡度、表層土厚度、復墾地的基塘比例等。本文采用德爾菲法得出土地利用規劃等幾個因素對土地復墾成本影響較大，而在肖武等[1]建立的體系中均未體現。本文旨在細化評價指標的選取及確定，完善評價指標體系，參照《土地復墾技術標準》(整理)、《耕地地力調查與質量評價技術規程》(NY/T1634—2008)等相關文件[9]，參考各相關學科的實際經驗數據，搜集能夠影響土地復墾成本的相關指標，定性分析與定量研究相結合確定最終的評價因子。

2.2.1 自然環境條件下影響因子選取與分析 自然環境條件一般包括地質地貌、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，直接影響復墾成本。

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

(3)年降水量。充足的水源，能夠滿足當地的植物生長需求，提高成活率；水源不足會導致植物成活率低，如若不符合要求，則需進行補植以達到要求，無疑增加復墾成本。

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

(5)有效土層厚度。在《土地復墾技術標準》等多個相關技術文件中，都是影響地力的重要評價指標。

(6)土壤有機質。土壤有機質是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機質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、環境保護及農林業可持續發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墾植物成活率的過程中發現通過確定不同生活型植物土地復墾的覆土厚度，能夠保證植物成活率。目前相關的實踐驗證較少，有待增強。

(8)土壤污染。土壤污染嚴重的情況下，復墾過程中需要采用生物、化學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。復墾區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。根據頂板的性質和煤層的厚度等條件來處理采空區的辦法。開采過程中對采空區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墾產生影響。

2.2.3 煤礦賦存條件下影響因子選取 不少學者在研究煤礦開采規模的過程中，都將煤層賦存條件作為關鍵的分析因素[12]。開采規模直接影響土地塌陷程度，因此，根據宋子嶺等[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方案的重要依據，并且直接關系到工作區煤層可采厚度的確定。

(3)深厚比。當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的、漸變的，具有明顯的規律性，當采深和采厚的比值較小或具有較大的地質構造時，地表的移動和變形在空間和時間上將是不連續的，移動和變形的分布沒有嚴格的規律性，地表可能出現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。深厚比和下沉系數在研究開采對地表沉陷規律及機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 評價指標確定

遵循指標選取的原則，結合德爾菲法，選取最具有代表性的影響因子，最終確定地形坡度、土地利用規劃、年降水量、土壤質地、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個準則層指標，結合YAAHP軟件，建立復墾成本評價指標體系模型(圖1)。

圖1 土地復墾成本評價指標體系

2.4 權重計算與分析

根據層次分析法的基本原理，按照1—9標度(表1)，由專家對各層次中的指標權重做出判斷，應用YAAHP軟件構建判斷矩陣，計算結果并驗證一致性。

表1 1-9比例標度

2.4.1 構造判斷矩陣 本研究采用的是常規的1—9標度(表1)。

專家以上一層次的某元素作為準則，將下一層次與該準則相關的元素兩兩比較，根據表1所示賦值，構造判斷矩陣即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i=j時)。具體內容見表2—3。

表2 土地復墾成本判斷矩陣

表3 約束層判斷矩陣

2.4.2 計算結果 將得到的值輸入YAAHP軟件，得出各層指標權重和一致性檢驗的結果(表4)。

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

研究結果表明，約束層中對土地復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)；自然環境條件影響程度依次是：土地利用規劃(0.400)>有效土層厚度(0.290)>年降水量(0.121)=土壤質地(0.121)>地形坡度(0.068)。

表4 各指標權重

3 結 論

本文以原始的地質采礦、自然環境等為基礎進行評價，得出的結果相對土地復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。通過權重比較得知，約束層中煤礦賦存條件對復墾成本影響較大，指標層中頂板管理方法、采煤工藝和土地利用規劃等對土地復墾成本有較大影響。對影響復墾成本較大的因子，如頂板管理辦法、采煤工藝等，在開采過程中采取一定的優化措施，能夠降低復墾成本。如何將此評價指標體系應用到土地復墾成本計算中，是下一步研究的重點。

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