主成分分析法对有色金属矿产资源评估

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摘要：有色金属矿产资源在进行综合评估过程中需要运用到主成分分析法，因为该方法能够满足矿业开发过程中不同阶段的不同资源综合评定要求，其分析核心内容就是有色金属矿产资源的自然禀赋条件，一般在勘探阶段优先进行。本文中简单探讨了我国有色金属资源的自然禀赋综合评价意义，然后基于主成分分析法对有色金属矿产资源的自然禀赋指标进行综合评估研究，分析结果，获得结论。

关键词：主成分分析法；有色金属矿产资源；综合评估研究；自然禀赋

有色金属矿产对我国综合生产发展具有重要价值，目前我国的保有有色金属资源存在较大缺陷，其中大宗矿产储量严重不足，存在多贫矿、少富矿，且单一矿床较少，共生、伴生矿床较多的现实问题。基于这些特点，我国有色金属矿产资源自然禀赋是优劣势并存的。基于这一实际情况，采用主成分分析法专门对有色金属矿产资源的自然禀赋进行综合评价是很有必要的。这一评价主要对大量矿区进行横纵两向对比，然后再折合成经济成本方法评价比较细节内容，评价方法体现了相当高的生产实用价值[1]。

1有色金属矿产资源综合评估中的主成分分析法应用概述

主成分分析法（PrincipalComponentAnalysis,PCA）是比较经典的统计方法，它主要通过正交变换将一组可能存在相关性的变量转换为线性不相关变量，转换后该组变量就被称之为“主成分”。主成分分析法能够做到全面分析问题，它所提出的变量因素内容能够在不同程度上客观反映矿床中的某些关键信息。目前的主成分分析法还能够引入随机变量内容，通过方差、离差平方来衡量主成分内容[2]。在针对有色金属矿产资源的主成分分析法应用中主要基于其自然禀赋实施综合评价，其评价要点包含3个方面：第一，考虑到我国矿产资源分布相对广泛，且国土地形相对复杂，难以采用统一标准实施规划与管理，所以采用主成分分析法对矿产资源的自然禀赋实施综合评价，这对矿产资源有效分类分级很有帮助，也能构建一套全国规模的矿产资源数据库，主要对国内各地矿产资源的潜力状况与发展形势进行分析，迎合政府决策建立有色金属矿产资源的综合评价体系[3]；第二，建立国内矿业权价款评估机制，主要面向矿产资源权益金制度内容进行分析，并针对有色金属矿产资源的自然禀赋实施综合评价，了解成本级差收益，确定资源补偿费用机制。在针对矿产资源自然禀赋进行综合评价结果分析过程中，就要建立矿业权价款评估体系，对矿业权价款内容进行评估；第三，考虑到矿产资源自然禀赋综合评价对企业经营与发展都是具有指导性价值作用的，因此针对勘查阶段矿区中的不同矿体自然禀赋需要实施综合评价，明确勘探开发优先顺序，这里会运用到主成分分析方法，利用其中比较经典的模糊聚类分析对估算基建投资内容进行评估，分析项目实施的可行性并为其提供指导性意见。在针对开采阶段的矿区方面，需要基于目标矿区相似矿区实施综合评价比较，分析其经济可采性[4]。总而言之，基于主成分分析法可在其原坐标系下建立数据点图标准，寻找数据点“波动”相对较大的方向，建立坐标轴方向体系，对数据点坐标轴中的坐标第一主成分、第二主成分等等进行客观展示，客观反映数据点的波动情况。在明确第二主成分过程中，需要表达原信息所有主成分内容，优化主成分分析法计算步骤：首先就是构建原始矩阵，其次要将原始矩阵转化为标准矩阵，再求得相关矩阵，最后计算出有色金属矿产资源主成分以及贡献率[5]。

2有色金属矿产资源综合评估中的主成分分析法应用要点

2.1选取有色金属矿产资源的自然禀赋指标

一般来说，利用主成分分析法分析有色金属矿产资源，要建立其资源的综合评估体系，它主要从两大角度进行讨论分析：首先要从有色金属矿体的自然丰度、规模、蕴藏矿石种类等等方面切入思考问题。选择在相对理想的状态下对各种矿体开采情况进行分析，优化衡量矿产资源开采价值，需要对矿石品位自然指标进行分析；其次，需要针对矿产资源形成过程进行分析，了解不同矿产资源的不同地质禀赋条件是各不相同的，它就造成了开采难易程度的不同，这里需要分析开采成本高低差异，结合矿产资源地质赋存条件进行分析。其自然禀赋指标中就包含了矿体厚度、倾角以及埋藏深度[6]。这里针对有色金属矿产资源的自然禀赋指标之一—褶皱条件自然禀赋指标进行分析，它采用到了主成分分析法，分析其褶皱密度，建立量化指标，其量化指标公式应该如下：Z=（N+M/4)Z表示褶皱密度，N表示评价单元中的幅度大于20m，如此可称之为“较大褶皱数”，M代表大于一半且采高小于20m的次级褶皱数，S代表评价单元面积（km2）。针对断层对矿体开采过程进行分析，了解其所产生的重要影响，基于大断层的断层带内发育情况进行分析，了解矿体周围岩石的整体性，有效减小矿体工作面的部署难度。在该过程中，需要适当增加透水事故发生概率，对地下风通风系统进行分析，了解其评判指标，同时对断层开采影响断层落差、走向长度以及倾角断层因素，其量化指标计算方法应该如下[7]：在算式中，h代表断层落差（m），m代表矿体厚度（m），l表示断层走向长度（m），S代表评价单元面积（㎡）。另外，要对矿床赋存条件进行分析，了解有色金属矿产资源中矿体的稳定性指标，从矿体稳定性与顶底板稳定性两方面展开分析。建立矿体稳定性与矿体厚度，对基岩力学性质、顶底板岩石强度系数进行量化，其算式应该如下：在上述算式中，D表示强度指数，σ代表岩层岩石单轴抗压强（MPa)，C1、C2分别代表节理裂隙影响系数以及分层厚度影响系数。

2.2基于主成分分析法的有色金属矿产资源的自然禀赋指标分析案例

利用主成分分析法对某地区有色金属矿产资源的自然禀赋指标进行综合评价分析，首先了解矿体地质资料进行概述分析，其中对矿体的地表水体、矿体侵蚀基准面顶板、底板进水情况进行分析功，了解其充水含水层的渗透性较弱问题。客观讲，某地区的水文地质条件是相当复杂的，它主要针对该地区的矿产资源自然禀赋指标进行分析，客观反映矿产资源自然丰度条件。结合指标综合衡量标准准确分析指标主成分分析内容，对分析结果进行综合评价[8]。

2.2.1分析主成分数据内容首先对某地区有色金属的矿产资源自然禀赋指标进行分析，结合主成分分析法具体了解其计算步骤如下：第一，运用SPS软件对不同自然禀赋指标进行分析，了解其禀赋指标对于某地区有色金属矿产资源影响，求解相关矩阵与矩阵特征值、特征向量等等，确定具体主成分内容。最后结合数据对该矿区自然禀赋数据进行综合评价分析。这里为某地区设置从X1~X6的6点标准化指标数据，然后对矿区自然禀赋数据的列向量进行分析，对开采难易条件再进行综合评价。具体来讲，基于表征开采难易程度中的主成分指标进行分析。简单讲，其地质情况越复杂，稳定性就表现越差，而评价指标越大，其综合评价得分也就越低，要基于综合评价进行分析，了解得分相反数并实施自然禀赋综合评价计算过程。

2.2.2分析主成分分析结果结合某矿区矿体自然丰度指标以及开采难以条件，对矿区有色金属主成分进行调整，建立矿石品质与矿石集中程度指标分析体系。由于某矿区蕴含资源总量偏大，且具有较大经济发展潜力，当地也希望对矿区蕴含资源总量进行分析，优化加工、管理体系，对蕴含资源总量内容进行调整，明确评价开采难易程度。在该过程中，针对矿体自身稳定性影响进行分析，了解地质构造条件复杂这一情况，主要对褶皱断层较多区域矿体厚度，分析其矿体厚度变化率[9]。

3总结

总结来讲，本文主要针对主成分分析法对有色矿产资源进行分析，基于方法灵活变通特性了解有色金属矿产的自然丰度与开采难易度，进而获得最理想的主成分分析结果。在针对不同矿产资源矿种特征进行影响因素分析过程中，需要了解其评价指标，对煤矿瓦斯含量影响较大这一问题进行分析，为矿区有色金属矿石品位赋予较大权重。当然，也要深入了解有色金属矿产资源的自然禀赋条件以及各项自然禀赋指标，除分析其自然丰度与开采条件指标以外，还需要对矿区地理区位设施因素进行分析，确保其评价结果更加客观合理，体现评价内容与机制多样性与有效性。

参考文献

[1]赵忠琦,初道忠.基于主成分分析法对矿产资源自然禀赋综合评价的研究[J].中国矿业,2019,v.28;No.257(01):55-60+94.

[2]佚名.一种基于主成分分析法的区域性地质灾害危险性评估方法[J].灾害学,2020(1):118-124.

[3]吴志春,郭福生,李华亮,等.主成分分析法在相山火山盆地蚀变分带解译中的应用[J].大地构造与成矿学,2020,v.44;No.176(03):63-81.

[4]李航鹤,马腾辉,王坤,等.基于最小累积阻力模型(MCR)和空间主成分分析法(SPCA)的沛县北部生态安全格局构建研究[J].生态与农村环境学报,2020(8).

[5]丁绍芳,李炅宇,陈方明.综合评价有色金属大中型企业经济效益的主成分分析法[J].冶金经济与管理,1993(01):36-39.

[6]唐光曙.基于主成分分析法的采矿方案优化选择[J].湖南有色金属,2013(05):12-14+76.

[7]刘诚.湖南省有色金属产业组织优化及发展对策研究[D].中南大学,2009.

[8]高卫东.基于主成分分析的矿区地下水水质评价[J].节水灌溉,2009.

[9]张春朋,吴财芳,李腾,等.主成分分析法在煤层气选区评价中的应用[J].煤炭科学技术,2016,044(008):137-142.

作者：杨秦昆 单位：金诚信矿山工程设计院有限公司