简煊祥

(福州市勘测院,福建 福州 350003)

矿业经济区划是在经济区划的基础之上，根据矿产资源的自然属性和社会经济属性，伴随着矿产资源经济管理思想的发展而形成的一种综合经济区划。矿业经济区划是矿产资源经济管理学研究的传统课题之一，也是矿产资源总体规划中的一个专项规划，是促进区域生产力和产业合理布局，缓解矿业供需矛盾，实现矿业可持续发展的重要保证。我国矿业经济区划起步较晚，缺乏必要的理论和方法支持，有学者采用多元统计与GIS技术相结合的方法和定量的方法进行矿业经济区划。例如，胡小平根据矿产资源的分布，结合区域社会经济的发展情况和矿产资源的供需情况等多个因素，应用多元统计与GIS相结合的方法把我国划分为34个矿业经济区[1]；曹代勇，彭方思，王婷京等人选取资源储量百分比、矿业的社会经济支撑度和矿业区位商3个参数构建矿业经济区划指标体系，采用加权平均综合指数算法的定量方法，将山东省划分为7个矿业经济区[2]。多元统计法和定量法需要收集大量的数据，并要求收集的数据要求精确度比较高，易量化，便于统计分析。由于矿产资源供需数据比较难以获取，而且量化后的指标所确定的矿业经济区范围可能不一致。近年来，越来越多学者引用数学模型进行经济区划，例如，段七零和毛建明采用主成分分析法计算江苏省各城市的综合质量指标值，运用引力模型和0-1规划模型把江苏省划分为四大经济区[3]；徐辉和彭萍利用国内生产总产值GDP、人口规模及空间距离等因素，运用引力模型把江西省划分为四个经济区[4]。由于矿业经济区划来源于经济区划，所以本文寻求一种基于数学模型的矿业经济区划方法，以克服以往矿业经济区划方法的不足。

1 研究区概况

建阳市地处闽西北隆起之浦城—洋源隆起带中部，元古界及中生界地层出露较全，岩浆岩发育，地质构造作用多期而复杂，成矿条件良好，是福建省重要成矿区域之一，矿产资源较丰富，迄今市境内已发现各类矿产36种。2007年度全市地区生产总值47.72亿元，全市矿业从业(采选)人数768人，矿业采选总产值为8504.83万元，矿产品深加工业产值约3376万元，矿业总产值约占建阳市地区生产总值的2.5%。，矿业经济的发展在一定程度上也促进和带动了建阳市相关产业发展，矿业已成为建阳市社会经济发展中新兴的重要产业之一。根据建阳市“十二五”规划国民经济和社会发展对矿产品的需求预测，今后一个时期对矿产品的需求将处于一个强劲增长的阶段[5]。为了缓解矿业供需矛盾，实现矿业可持续发展，必须对建阳市的矿业经济区进行合理的布局。

截止到 2007年12月，建阳市共有太阳山金矿、中窑金矿、黄地金多金属矿、黄地硫铁矿、水吉风山林铅锌矿、三宝山铅锌矿、大金山铅锌矿、贵华萤石矿、里曹萤石矿和回潭萤石矿10个规模采矿权。矿业经济区的范围是在采矿权的范围上，结合上下游经济产业来确定的。所以，本文最终以建阳上述10个采矿权为建阳市矿业经济区划的基本单元。为了使各采矿权比较直观，各采矿权代码见表1。

表1 采矿权代码

2 矿业经济区划模型

矿业经济区划是在经济区划的基础之上进行的，本文拟采用经济区划中的引力模型和0-1规划模型作为矿业经济区划的数学模型。

2.1 引力模型

采矿权作为矿业经济区的中心，它作为增长极对周围地区有较强的吸引力和辐射力，采矿权之间的相互引力是影响区域经济联系紧密度的一个重要因素，也是进行矿业经济区划的重要依据。引力模型是根据距离衰减原理和牛顿万有引力定律构造出来的一个模型[6]，其公式为：

(1)

式中:Fij为两个采矿权的相互作用引力；G为经验常数，通常取1；Mi和Mj分别是i采矿权的质量和j采矿权的质量；Dij为两个采矿权的距离；r为两地之间的距离可达性系数，通常取2。

2.2 0-1规划模型

0-1规划模型是决策变量仅取值0或1的一类规划[7]。在0-1规划中，0或1可以数量化地描述离散变量间的逻辑关系和互斥关系，例如，开与关，取与弃，有与无等。根据上述矿业经济区划的思路，在保证所构成的矿业经济区中采矿权间的相互作用引力最大的条件下，运用0-1整数规划模型确定具体矿业经济区划方案，具体表示为[8]：

(2)

(3)

3 建阳市矿业经济区划

3.1 采矿权综合质量指数的测算

在衡量各采矿权质量水平时，遵循指标体系设置的科学性、动态可持续性、整合性和可得性原则[9]，初步选择了矿业产值、矿业对工业的贡献度、矿业对区域经济的贡献度、矿业区位商和矿业从业人数等5个参数，作为采矿权质量评价指标体系。其中，矿业产值为采矿权单位的生产总值；矿业对工业的贡献度为矿业产值与区域工业产值的比值；矿业对区域经济的贡献度为矿业产值与区域生产总值的比值；矿业区位商为单个采矿权矿业对区域经济的贡献度与矿业与区域内矿业对区域经济总的贡献度的比值。数据来源于2008年南平市统计年鉴和建阳市矿产资源总体规划，利用SPSS软件对所选取的指标进行主成分分析，得到建阳市10个采矿权的综合得分及排序(表2)，综合得分反映的是采矿权之间综合实力的相对值，为避免有些采矿权得分为负值，需要对各采矿权的综合得分进行线性变换。加拿大数据挖掘专家Jiawei Han和Micheline Kamber阐述了最大—最小规范化方法[10]，公式为：

(4)

化简得v′=v-min+NminA

式中，v′为变换后数据；v表示原始数据；minA和maxA表示原始数据列中的最小值和最大值；NminA和NmixA为变换后数据列的最小值和最大值，为了不改变原始数据列的大小和排序，我们选取与原始数据列[-2.597,3.287]长度相同的映射区间[1,6.884]。

3.2 采矿权之间的距离与相互引力

目前，建阳市境内中部横(峰)-南(平)铁路和已建成的浦(城)-南(平)高速公路、东部的205国道等运输干线纵贯南北，沿干线还有省、县道、乡镇公路网与其相接，交通颇为便捷。从理论上看，各采矿权之间的距离以运费表示最为合理，但计算难度大。各采矿权之间的距离以采矿权之间的铁路或公路线长表示。但是，目前建阳市内只有一条横(峰)—南(平)铁路，且均不经过各采矿权所在区域，故本取公路线长距离作为各采矿权之间的距离(表3)，取r=2，利用表2中采矿权综合质量指数值代替采矿权的质量和式(1)，可以计算得到采矿权之间的引力值(表3)。

表2 采矿权综合质量指数值

表3 采矿权间的距离和相互引力

注：以表格中的“-”此条对角线为界，此线右上部分为相互引力，此线左下部分为采矿权间的距离。

3.3 建阳市矿业经济的划分

表4 采矿权的相互作用系数

从表4中的数据可以看出：建阳市总共可以划分2个矿业经济区如图1所示，即包括有贵华萤石矿、里曹萤石矿、黄地金多金属矿、黄地硫铁矿和水吉风山林铅锌矿5个采矿权的建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业经济区；包括有太阳山金矿、中窑金矿和大金山铅锌矿3个采矿权的建阳太阳山、中窑金、银多金属矿业经济区。由于三宝山铅锌矿位于武夷山自然保护区边上，回潭萤石矿位于限制开采区内，并且，三宝山铅锌矿与其他采矿权的最短距离为43.23km，回潭萤石矿与其他采矿权的最短距离为23.41km，远远大于两个矿业经济区内任意采矿权之间的距离。根据矿业经济区划分原则中的遵循工业布局指向性原则和因地制宜原则[11]，三宝山铅锌矿和建阳回潭萤石矿不能划入矿业经济区内。这样划分的矿业经济区相互作用潜力最大。

图1 建阳市矿业经济区划

4 建阳市矿业经济区划方案结论评价

4.1 建阳市矿业经济区划方案结论

上述根据建阳市的自然、地理特征和社会经济发展的情况，遵循区位理论、比较优势理论、因地制宜原则和工业布局指向性原则[11]，运用引力模型和0-1规划模型，对建阳市划分了两个矿业经济区。

4.1.1 建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业经济区

建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业经济区以水吉风山林一带铅锌矿资源为依托，并包括黄地硫铁矿、黄地金多金属矿、里曹萤石矿和贵华萤石矿在内的矿业经济区，区内萤石、铅锌资源丰富，并共(伴)生有金、银等矿产，属于有色金属和非金属的综合型矿业经济区。目前该矿业经济区内已有风山林铅锌矿、建阳银铅锌矿、黄地硫铁矿、黄地金多金属矿、贵华萤石矿、里曹萤石矿等矿山企业开发生产，年矿业产值达4576万元，占建阳市矿业总产值的53.8%，占建阳市矿业采选及矿产品深加工产值的38.5%，是矿业产值大户。今后对矿山企业进一步加以规范、整顿和改造，扩大生产规模、改善生产经营方式、提高矿产开发利用技术水平和矿产品的附加值，其矿业产值将会更大幅度增长。

4.1.2 建阳太阳山、中窑金、银多金属矿业经济区

建阳太阳山、中窑金、银多金属矿业经济区以建阳太阳山、中窑一带金银矿产资源为依托，并包括有太阳山金矿、中窑金矿和大金山铅锌矿在内的矿业经济区，区内有黄金、铜、银、铅锌等矿产，属于贵金属和有色金属的综合型矿业经济区，区内矿产资源储量丰富，目前已探求保有金属资源量：金8566.37kg、铜7300t、铅22220t、锌32540t、银62.62t。目前区内已有中窑金矿、太阳山金矿、大金山铅锌矿等矿山企业开发生产，年矿业产值达1640.91万元，占建阳市矿业总产值的19.3%，占建阳市矿业采选及深加工产值的13.8%。此外，本区还有多个金矿点和多金属矿点正在勘查中，资源潜力较大，矿业开发前景好。

4.2 建阳市矿业经济区划方案评价

根据上述结论，对建阳市划分建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业经济区和建阳太阳山、中窑金、银多金属矿业经济区2个矿业经济区。从区划后矿业产值结果可以看到，本次划定的两个矿业经济区矿业总产值为6216.91万元，占建阳市矿业总产值73.1%，占建阳市矿业和深加工产值52.3%，确立了两个矿业经济区为建阳市的矿业采选和加工的中心地位。从区划结果可见，运用引力模型，以采矿权为区域单元，结合建阳市的实际情况，而确定的矿业经济区划方案与建阳市以往矿产资源总体规划中矿业经济区划有着显著的相同之处。如本文把水吉风山林铅锌矿、黄地硫铁矿、黄地金多金属矿、里曹萤石矿和贵华萤石矿划分在一个矿业经济区内，把太阳山金矿、中窑金矿和大金山铅锌矿划分在一个矿业经济区内，与建阳市矿产资源总体规划中把水吉风山林铅锌矿、黄地硫铁矿和黄地金多金属矿划为水吉铅锌(金银)矿业经济区，把太阳山金矿、中窑金矿和大金山铅锌矿划为中窑—大金山金、银多金属矿业经济区颇为相似。

同时，本文的矿业经济区划方案和建阳矿产资源总体规划中的矿业区划方案也存在着差异。如，本文没有把回潭萤石矿划分在经济区内，也没有单独划分为经济区，把贵华萤石矿和里曹萤石矿划分在建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业 经济区内，而在上一轮建阳市矿产资源总体规划中却把回潭萤石矿单独划分为萤石矿业经济区。由于贵华萤石矿和里曹萤石矿与水吉风山林铅锌矿、黄地硫铁矿和黄地金多金属矿相距的最大距离才21.4km，把它们划分在同一个矿业经济区内较能发挥比较优势和产业集聚优势。回潭萤石矿位于限制开采区范围内，所以本文认为不应该单独将回潭萤石矿单独划分为矿业经济区。

5 结论

建阳市位于福建西北部,市境内岩浆岩发育，地质构造作用多期而复杂，成矿条件良好，是福建省重要成矿区域之一，矿产资源较丰富。2007年建阳市矿业总产值约占地区生产总值的2.5%。，矿业经济的发展在一定程度上也促进和带动了建阳市相关产业发展，矿业已成为建阳市社会经济发展中新兴的重要产业之一。

以建阳市为研究区域，建阳市10个采矿权为研究对象，采用采矿权综合质量指数值修正引力模型，并运用0-1规划模型把建阳市划分为建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业经济区和建阳太阳山、中窑金、银多金属矿业经济区两大矿业经济区，对矿业经济区划的方案进行了评价。结果表明，这样进行矿业经济区的布局，有利于建阳水吉铅锌(金、银、萤石)矿业经济区成为建阳市主要的铅锌矿生产和加工基地，有利于建阳太阳山、中窑金、银多金属矿业经济区成为建阳市主要的黄金、铜矿生产和加工基地，矿业经济区相互作用潜力最大，经济效益最高。

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