Quaternion model for sustainable exploration and development of mines (QMM)
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摘要:
为促进矿业可持续勘查开发，从地质、环境、技术和经济4个方面研究矿业可持续勘查开发问题，运用层次分析法构建矿业可持续勘查开发"四元"模型。该模型指出只有在地质背景显示有矿、勘查开发技术可行、能实现矿床经济效益最大化且又不破坏生态环境的情况下，矿产资源勘查开发活动才是合理而非盲目的。该模型对西藏冈底斯成矿带甲玛铜多金属矿勘查开发方案进行评价。模型评价甲玛铜多金属矿现行勘查开发方案是合理的，与实际情况吻合。
Abstract:The problem of sustainable exploration and development of mines is studied from geological, environmental, technical and economic perspectives. A quaternion model for sustainable exploration and development of mines is developed based on the analytic hierarchy process. This model demonstrates that the exploration and development activities could be deemed reasonable only when they are geologically ore-bearing and technically viable and do not harm the environment while maximizing the economic benefit. Assessment on the Jiama Cu polymetallic deposit in Gangdise metallogenic belt in Tibet based on this model shows that the current exploration and development program of this deposit is reasonable, which is consistent with the real condition.
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致谢: 中国地质大学(北京)赵鹏大、王成善院士，西藏自治区多吉院士，中国矿业大学(北京)武强院士，国务院发展研究中心资源与环境政策研究所谷树忠研究员，国土资源部李裕伟研究员等专家对本研究提供指导和建议，在此表示衷心感谢。
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图 1 矿业可持续勘查开发“四元”模型框架
Figure 1. Framework of quaternion model for sustainable exploration and development of mines(QMM)
表 1 矿业可持续勘查开发“四元”模型(QMM)评价元素与分级
Table 1 Evaluation elements of quaternion model for sustainable exploration and development of mines(QMM)and grading
一级评价元素 二级评价元素 评价元素分级 地质 成矿构造背景 很好 较好 中等 较差 很差 成矿构造聚敛场 很好 较好 中等 较差 很差 金属成矿相 很好 较好 中等 较差 很差 矿床 很好 较好 中等 较差 很差 环境 土壤污染 无污染 轻度污染 中度污染 重度污染 极度污染 水污染 无污染 轻度污染 中度污染 重度污染 极度污染 大气污染 无污染 轻度污染 中度污染 重度污染 极度污染 生态脆弱性 潜在 轻度 中度 重度 极度 地质灾害易发性 潜在 轻度 中度 重度 极度 技术 勘查技术组合 很好 较好 中等 较差 很差 开采回采率 很好 较好 中等 较差 很差 选矿回收率 很好 较好 中等 较差 很差 综合利用率 很好 较好 中等 较差 很差 经济 销售价和成本比 很好 - 中等 - 很差 矿区路水电条件 很好 较好 中等 较差 很差 再发现资源潜力 很好 较好 中等 较差 很差 政治经济条件 很好 - 中等 - 很差 赋值 5 4 3 2 1 
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表 2 矿业可持续勘查开发"四元"模型(QMM)权值
Table 2 Weights of quaternion model for sustainable exploration and development of mines(QMM)
评价体系 权及权值 一级元素 权 W1
（地质）W2
（环境）W3
（技术）W4
（经济）权值 0.27 0.30 0.23 0.20 二级元素 权 w11
（成矿构造背景）w12
（成矿构造聚敛场）w13
（金属成矿相）w14
（矿床）权值 0.20 0.24 0.26 0.30 权 w21
（土壤污染）w22
（水污染）w23
（大气污染）w24
（生态脆弱性）w25
（地质灾害易发性）权值 0.25 0.20 0.15 0.30 0.10 权 w31
（勘查技术组合）w32
（开采回采率）w33
（选矿回收率）w34
（综合利用率）权值 0.17 0.25 0.28 0.30 权 w41
（单位矿产品售价和成本比）w42
（矿区路水电条件）w43
（再发现资源潜力）w44
（政治经济条件）权值 0.45 0.2 0.25 0.1
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表 3 土壤污染物含量
Table 3 Content of soil contaminants
污染类型 污染物 污染指数 土壤污染 pH 7 Cu(mg/kg) 45 Cd(mg/kg) 0.2 Hg(mg/kg) 0.15 Pb(mg/kg) 35 As(mg/kg) 15 Cr(mg/kg) 90
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表 4 地表水污染物含量
Table 4 Content of surface water contaminants
污染类型 污染物 污染指数 地表水
污染pH 6.5 硫化物（mg/L） 0.1 氨氮(mg/L) 0.5 Cu(mg/L) 0.1 Cd(mg/L) 0.001 Hg(mg/L) 0.00005 Pb(mg/L) 0.03 As(mg/L) 0.06 Cr6+（mg/L） 0.01
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表 5 地下水污染物含量
Table 5 Content of undergroud water contaminants
污染类型 污染物 污染指数 地下水
污染pH 7.5 硫酸盐（mg/L） 50 氨氮(mg/L) 0.02 Cu(mg/L) 0.01 Cd(mg/L) 0.0001 Hg(mg/L) 0.00005 Pb(mg/L) 0.005 As（mg/L） 0.005 Cr6+（mg/L） 0.005
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表 6 甲玛铜多金属矿废气治理及排放
Table 6 Treatment and discharge of waster gas of the Jiama Cu polymetallic deposit
污染源名称 治理措施 排气量
（m3/h）排放浓度
（mg/m3）排放速率
（kg/h）5t 燃油锅炉 5000度 烟尘＜100 烟尘: 1.16 SO2＜500 SO2: 5.8 1t 燃油锅炉 1600 NOx＜400 NOx: 4.64 粗碎车间含尘废气 布袋除尘器 24000 粉尘＜100 粉尘: 2.4 中细碎车间含尘废气 布袋除尘器 29000 粉尘＜100 粉尘: 2.9 筛分车间含尘废气 布袋除尘器 101500 粉尘＜80 粉尘: 8.12 粉矿仓顶含尘废气 布袋除尘器 18000 粉尘＜100 粉尘: 1.8
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表 7 甲玛铜多金属矿各评价元素及评价值
Table 7 Evaluation elements of the Jiama Cu polymetallic deposit and their values
一级评价元素 二级评价元素及评价值 地质 成矿构造背景 成矿构造聚敛场 金属成矿相 矿床 5 4 4 4 环境 土壤污染 水污染 大气污染 生态脆弱性 地质灾害易发性 4 4 1 2 2 技术 勘查技术组合 开采回采率 选矿回收率 综合利用率 5 4 4 5 经济 产品售价和成本比 矿区路水电条件 再发现资源潜力 政治经济条件 5 5 5 3
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