礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

陳麗新，那春光

(中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院，北京 101149)

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礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

陳麗新，那春光

(中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院，北京 101149)

為了定量比較不同礦區(qū)礦產(chǎn)資源高效開發(fā)利用程度，以資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)SCP范式理論為依據(jù)，探索構(gòu)建了由3個(gè)一級(jí)指標(biāo)、9個(gè)二級(jí)指標(biāo)和48個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)成的評(píng)價(jià)體系，該評(píng)價(jià)體系包括“驅(qū)動(dòng)力→行為→效益”3個(gè)環(huán)節(jié)。運(yùn)用層次分析法和廣義條件極小方差法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，三級(jí)指標(biāo)由原48個(gè)減為21個(gè)。最后以四川攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)三個(gè)典型鐵礦區(qū)為例進(jìn)行實(shí)證研究。結(jié)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(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和轉(zhuǎn)化應(yīng)用，以企業(yè)管理創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)降本增效，促進(jìn)礦區(qū)資源高效集約利用水平的提高。

礦產(chǎn)資源；開發(fā)利用；評(píng)價(jià)指標(biāo)

1　礦區(qū)礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)體系的初建及優(yōu)化

1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建理論及框架

礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)不僅需要考慮礦山企業(yè)的效益，而且要考慮礦區(qū)預(yù)期效益的原動(dòng)力以及獲得預(yù)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(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略性。礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用在市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、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(guān)系，因此以市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、企業(yè)行為、企業(yè)效益為核心構(gòu)建礦區(qū)礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架[1]，該體系包括3個(gè)環(huán)節(jié)：驅(qū)動(dòng)力→行為→效益，分為一級(jí)指標(biāo)B(B1～B4)、二級(jí)指標(biāo)C (C1～C10)以及三級(jí)指標(biāo)層(圖1)，指標(biāo)說明如表1所示。

1.2應(yīng)用層次分析法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行初步篩選

指標(biāo)過多會(huì)產(chǎn)生信息過載、易產(chǎn)生覆蓋范圍重復(fù)等問題，因此本文結(jié)合礦區(qū)實(shí)例采用層次分析法(AHP)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行初步篩選[2]。

1.2.1構(gòu)造判斷矩陣

對(duì)因子兩兩比較建立成對(duì)比矩陣，比較三級(jí)指標(biāo)n個(gè)因子 X={C11，C12，…，Cmn} 對(duì)二級(jí)指標(biāo)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(yàn)

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(gè)分量。

1.2.2.2比較矩陣的一次性檢驗(yàn)

1)在AHP 中引入判斷矩陣的一致性指標(biāo)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(duì)于多階判斷矩陣，引入判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，可記作RI。矩陣階數(shù)n不同時(shí)對(duì)應(yīng)的RI值見表2。

圖1　礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)樹狀圖

代號(hào)說明代號(hào)說明代號(hào)說明代號(hào)說明C11資源量C12礦種名稱C13主礦產(chǎn)名稱C14平均地質(zhì)品位C15可利用儲(chǔ)量C16礦山服務(wù)年限C21生產(chǎn)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(chǎn)值C32主礦物價(jià)格C33共伴生礦年產(chǎn)值C34尾礦利用產(chǎn)值C35銷售利潤(rùn)率C36內(nèi)部投資收益率C41對(duì)經(jīng)濟(jì)支撐力C42示范帶動(dòng)作用C43和諧礦區(qū)建設(shè)C44就業(yè)率C45公益事業(yè)支持C51節(jié)能量C52綠化及復(fù)墾率C53t精礦能耗C54廢水重復(fù)利用率C55廢氣利用率C61回采率C62貧化率C63年產(chǎn)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(chǎn)量C81共伴生礦儲(chǔ)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(shè)C92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定C93管理人員薪酬C101產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)C102大專以上人員C103采礦技術(shù)C104選礦技術(shù)

表2　矩陣階數(shù)n不同時(shí)對(duì)應(yīng)的RI值

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

3)當(dāng)CR<0.10時(shí)，可以認(rèn)為判斷矩陣具有符合要求的一致性[3]。

4)EM法計(jì)算得到各比較矩陣的最大特征值及特征向量，見式(4)

(4)

經(jīng)計(jì)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(jīng)計(jì)算，指標(biāo)C13主礦產(chǎn)名稱相對(duì)權(quán)重值W=0.0758、C16礦山服務(wù)年限相對(duì)權(quán)重值W=0.098、指標(biāo)C21生產(chǎn)能力相對(duì)權(quán)重值W=0.0658、指標(biāo)C81共伴生礦儲(chǔ)量相對(duì)權(quán)重值W=0.024，為相對(duì)弱權(quán)重指標(biāo)，這些指標(biāo)可以剔除。

采用類似的方法計(jì)算，指C11資源量、C12礦種名稱、C15可利用儲(chǔ)量、C31主礦物年產(chǎn)值、C34尾礦利用產(chǎn)值、C62貧化率、C71選礦能力、C93管理人員薪酬9個(gè)指標(biāo)相對(duì)權(quán)重值 W在0.0294～0.082之間，為相對(duì)弱權(quán)重指標(biāo)，均可以剔除。指標(biāo)初選剔除掉12個(gè)指標(biāo)。

2　采用廣義條件極小方差法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行二次篩選和優(yōu)化

為使評(píng)價(jià)體系更加精簡(jiǎn)，采用廣義條件極小方差法對(duì)篩選出的36個(gè)指標(biāo)(其中26個(gè)量化指標(biāo))進(jìn)行二次篩選。

2.1優(yōu)化理論

1)設(shè)定P個(gè)指標(biāo)x1，……，xp的n組觀察數(shù)據(jù)建立n個(gè)樣本，相應(yīng)的全部數(shù)據(jù)用矩陣X表示，見式(5)。

(5)

2)方差sii及協(xié)方差sij的計(jì)算見式(6)、式(7)。

(6)

i≠ji,j=1,2,…,p

(7)

3)樣本的協(xié)方差陣計(jì)算見式(8)。

(8)

用S的行列式值|S|反映了P個(gè)指標(biāo)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(gè)指標(biāo)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(jié)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(gòu)建指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)矩陣

考慮到只有同類礦產(chǎn)資源進(jìn)行高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)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(jīng)濟(jì)效益、采礦行為和選礦行為三個(gè)指標(biāo)層來進(jìn)行分析。具體樣本數(shù)據(jù)見下表3、表4、表5。

表3　高效集約開發(fā)利用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

表4　采礦行為指標(biāo)

指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，使數(shù)據(jù)間具有可比性，見式(12)。

(12)

高效集約開發(fā)利用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)矩陣表示為式(13)。采礦行為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)矩陣表示為式(14)。選礦行為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)矩陣和廣義條件方差模型，得到指標(biāo)的優(yōu)選度S(x(2)|x(1))，具體結(jié)果見表6～8。

表6　高效集約開發(fā)利用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)優(yōu)選度

表7　采礦行為指標(biāo)優(yōu)選度

表8　選礦行為指標(biāo)優(yōu)選度

表6中，優(yōu)選序?yàn)椋簍2>t4>t3> t1，即各因子優(yōu)勢(shì)排列順序?yàn)椋篨2>X4>X3>X1。

表7中，優(yōu)選序?yàn)椋簍2>t1>t3，即各因子優(yōu)勢(shì)排列順序：X2>X1>X3。

表8中,優(yōu)選序?yàn)椋簍1>t3> t2>t4，即各因子優(yōu)勢(shì)排列順序?yàn)椋篨1>X3>X2>X4。

優(yōu)選閾值設(shè)定為0.01(1%)，C14、C25、C32、C33、C44、C45、C55、C63、C64、C73、C74、C75、C84、C103、C104對(duì)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(gè)因子剔出，即篩選出這部分有效評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]。

至此，三級(jí)指標(biāo)二次篩選剔除15個(gè)指標(biāo)，三級(jí)指標(biāo)由原48個(gè)減為21個(gè)。

3　礦區(qū)礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)體系及建模

3.1構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)體系

礦區(qū)礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系經(jīng)初選、優(yōu)化后，綜合考慮區(qū)域特征、技術(shù)工藝水平、市場(chǎng)條件和環(huán)境保護(hù)等因素，最終確定了由三個(gè)層級(jí)、21個(gè)指標(biāo)組成的礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)體系(表9)。

3.2建立層次結(jié)構(gòu)模型

本論文根據(jù)層次分析法礦區(qū)資源集約利用綜合評(píng)價(jià)體系中的指標(biāo)權(quán)重，層次分析法把定性和定量分析有機(jī)結(jié)合，用于解決層次多目標(biāo)多的復(fù)雜系統(tǒng)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)體系中包含定量指標(biāo)和定性指標(biāo)，定量指標(biāo)可以通過標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的到對(duì)應(yīng)分值，而定性指標(biāo)需要專家評(píng)分得到。用于多個(gè)礦區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，可將各指標(biāo)權(quán)重與無量綱指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得到礦區(qū)綜合利用潛力評(píng)價(jià)體系各級(jí)指標(biāo)得分。

表9　礦區(qū)礦產(chǎn)資源高效集約開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文礦區(qū)集約利用綜合評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)權(quán)重采用層次分析法來確定。 將指標(biāo)權(quán)重與無量綱化的指標(biāo)值進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得出礦區(qū)集約利用的各級(jí)指標(biāo)得分，表示為式(15)。

(15)

式中：S表示目標(biāo)層(即礦區(qū)集約利用綜合評(píng)價(jià)指數(shù))；i表示一級(jí)指標(biāo)層；j表示二級(jí)指標(biāo)層；l表示三級(jí)指標(biāo)層；a表示策略層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重；bijl表示策略層的具體分值。aijl權(quán)重?cái)?shù)值由層次分析法獲取，bijl數(shù)值分定量指標(biāo)和定性指標(biāo)。

4　礦產(chǎn)資源高效集約利用綜合評(píng)價(jià)體系在典型礦區(qū)的應(yīng)用

4.1指標(biāo)權(quán)重及各級(jí)指標(biāo)的無量綱化處理

本文根據(jù)層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重構(gòu)建礦區(qū)資源集約利用評(píng)價(jià)體系，計(jì)算礦區(qū)資源集約利用各級(jí)指標(biāo)得分，因而該評(píng)價(jià)體系可以用于多個(gè)礦區(qū)進(jìn)行相對(duì)評(píng)價(jià)。本文選取四川攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)三個(gè)典型鐵礦區(qū)為例進(jìn)行實(shí)證研究。根據(jù)礦區(qū)一、礦區(qū)二和礦區(qū)三的21項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，首先據(jù)上文建立層次結(jié)構(gòu)模型：

根據(jù)特征根法計(jì)算礦區(qū)資源集約利用各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算結(jié)果如表10所示。

表10　礦產(chǎn)資源集約利用綜合評(píng)價(jià)體系的各級(jí)指標(biāo)權(quán)重

表11　三個(gè)鐵礦區(qū)集約利用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的雙限型無量綱化

以此類推，得到的目標(biāo)層的綜合評(píng)價(jià)得分如表12所示，表12結(jié)果表明三個(gè)鐵礦資源集約利用的排序?yàn)榈V區(qū)二>礦區(qū)一>礦區(qū)三，對(duì)應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分別為93.3132、92.2643、87.5387。

表12　三個(gè)鐵礦資源高效集約利用綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)層無量綱化

5　評(píng)價(jià)結(jié)果與原因分析

本文提出的礦產(chǎn)資源集約利用綜合評(píng)價(jià)體系在三個(gè)鐵資源礦區(qū)的應(yīng)用結(jié)果與原始數(shù)據(jù)無量綱化的結(jié)果一致，即三個(gè)鐵礦資源集約利用程度的排序?yàn)榈V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(jīng)濟(jì)效益最弱，即C1>C4>C3>C2；在行為方面，礦產(chǎn)資源綜合利用的行為比礦產(chǎn)資源開采和礦產(chǎn)資源選礦的影響更大，即C7>C6>C5；而在驅(qū)動(dòng)力方面，技術(shù)顯然比管理對(duì)礦資源集約利用更具影響，即C8>C9。

21項(xiàng)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層影響權(quán)重較大的指標(biāo)有：t精礦生產(chǎn)能耗D9、選礦回收率C72、固廢利用率C85、產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)C101以及管理制度建設(shè)C91，即綜合評(píng)價(jià)礦區(qū)資源的高效集約利用率主要側(cè)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(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和轉(zhuǎn)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鐵礦資源綜合利用規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化，深化管理改革，以企業(yè)管理創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)降本增效，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)向集中化轉(zhuǎn)變，實(shí)施精細(xì)化管理，雙管齊下，促進(jìn)礦區(qū)資源高效集約利用水平的提高。

利用這個(gè)綜合評(píng)價(jià)模型可以更加直觀的評(píng)價(jià)不同礦區(qū)資源的綜合利用情況，也可以同時(shí)比較不同礦區(qū)在資源高效集約利用程度方面的強(qiáng)弱，比較形式靈活多樣，為礦產(chǎn)資源節(jié)約集約利用和高效合理開發(fā)評(píng)價(jià)工作提供了方法參考，具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)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(píng)價(jià)體系構(gòu)建及應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用，2014(7)：71-72.

[2]馬曉晨；薛鋒.鐵路客運(yùn)站公共安全綜合評(píng)價(jià)[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，201416(5)：21-22.

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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(chǎn)資源區(qū)域經(jīng)濟(jì)與規(guī)劃工作。E-mail：lxchen@calre.org.cn。

X758

A

1004-4051(2016)10-067-07