礦井開采設計-第一章 設計程序與設計依據(jù)

2023/2/51礦井開采設計主講人：邢存恩（博士）太原理工大學礦業(yè)工程學院研究領域：煤礦開采、采礦系統(tǒng)工程和采礦CAD

煤礦通風與安全電話-mail：xcn_ty@163.com2023/2/52第一章設計程序與設計依據(jù)2023/2/53主要內容

第一節(jié)煤炭工業(yè)基本建設程序第二節(jié)設計階段與程序、依據(jù)2023/2/54煤炭工業(yè)基本建設需要國家根據(jù)總體情況統(tǒng)籌安排。1、根據(jù)批準后的礦區(qū)建設可行性研究報告進行礦區(qū)總體設計，礦區(qū)總體設計批準后進行礦井設計。2、按照市場、資金和資源等情況，報送計劃申請；經(jīng)計委批復下文可委托具有地質勘探資質的單位進行地質報告的編制，經(jīng)國土部門組織專家評審通過后，可委托具有設計資質的單位進行礦井可行性研究報告（資源開發(fā)利用方案）的編制，經(jīng)國土部門組織專家評審通過，下發(fā)采礦許可證；3、委托具有評價資質的單位進行礦井預評價報告的編制，經(jīng)煤炭管理部門組織專家評審通過后，委托具有設計資質的單位進行礦井初步設計報告的編制，經(jīng)煤炭管理部門組織專家評審通過后，下發(fā)煤礦生產(chǎn)許可證；1.1煤炭工業(yè)基本建設程序

第一節(jié)煤炭工業(yè)基本建設程序

2023/2/55第一節(jié)煤炭工業(yè)基本建設程序

4、委托具有設計資質的單位進行礦井初步設計安全專篇報告的編制，經(jīng)煤炭監(jiān)察部門組織專家評審通過后，下發(fā)煤礦安全許可證；5、委托具有設計資質的單位進行礦井施工圖設計、礦井土地復墾專篇設計、礦井環(huán)保專篇設計等專項設計，經(jīng)管理部門組織專家評審通過后，由建設管理部門批發(fā)煤礦建設開工報告，通過招標的方式組織施工隊伍進行礦井建設施工。通過工程監(jiān)理的方式保證施工質量和工程進度。6、建設竣工后，委托具有評價資質的單位進行礦井竣工驗收評價報告的編制，經(jīng)煤炭管理部門組織專家評審通過后，由主管部門進行聯(lián)合驗收。驗收合格進行正常生產(chǎn)。歸納起來，煤炭工業(yè)基本建設的主要步驟有三個：煤田地質勘探、礦井設計、建設施工。1.1煤炭工業(yè)基本建設程序

2023/2/56從上述礦井建設程序可以看出，礦井設計是分階段進行的。一個礦井的設計大致要經(jīng)歷如下四個階段和程序：1、根據(jù)批準后的礦區(qū)建設可行性研究報告進行礦區(qū)總體設計；2、礦區(qū)總體設計批準后進行礦井可行性研究（資源開發(fā)利用方案，審批后作為領取采礦許可證的依據(jù)），審批通過后，作為項目立項和進行礦井初步設計的依據(jù)；3、礦井可行性研究報告批準后進行礦井初步設計及礦井初步設計安全專篇，設計審批后，作為礦井建設的指導性文件和生產(chǎn)過程中安全保障依據(jù)；

4、礦井初步設計審批后進行礦井施工圖設計（是在礦井初步設計的基礎上，以初步設計為依據(jù)，對井上下的單位工程進行設計，是指導礦井施工的依據(jù)）。1.2礦井設計階段與程序第二節(jié)設計階段與程序、依據(jù)

2023/2/57第二節(jié)設計階段與程序、依據(jù)

一、設計任務書設計任務書（計劃任務書）：是生產(chǎn)管理部門向設計部門委托設計任務的文件。書中規(guī)定擬建項目的任務和設計內容、技術方向、設計階段、設計原則、計劃按排以及配套工程的發(fā)展計劃與要求。二、精查地質報告地質構造、儲量、煤質及用途、水文地質等。三、國家總的建設方針、政策及有關規(guī)程和規(guī)范

《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》等。四、經(jīng)批準的上一階段設計確定的原則除此之外，還有已簽訂的與建設項目有關的外部協(xié)議、文件等，設計時也應遵循。1.3礦井設計依據(jù)2023/2/58第二章礦區(qū)總體設計2023/2/59第一節(jié)礦區(qū)總體設計的目的與要求第二節(jié)礦區(qū)總體設計的內容主要內容2023/2/510二、礦區(qū)總體設計的步驟及程序：

1、新建礦區(qū)應具有經(jīng)過批準的詳查地質報告，還必須有1—2個井田的精查地質報告。

2、編制礦區(qū)建設可行性研究報告，和環(huán)境影響評價報告。

3、兩個報告經(jīng)上級主管部門審查批準后，作為編制礦區(qū)總體設計任務書的依據(jù)。

4、礦區(qū)總體設計應根據(jù)已批準的礦區(qū)總體設計任務書，礦區(qū)建設可行性研究報告和環(huán)境影響評價報告書進行編制。第一節(jié)礦區(qū)總體設計的目的與要求一、我國煤炭工業(yè)戰(zhàn)略布局總的原則是：要從我國煤炭資源分布特點出發(fā)，根據(jù)國家的需要，全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、合理布局、擇優(yōu)開發(fā)、合理利用煤炭資源，追求最佳經(jīng)濟效果。2023/2/511三、礦區(qū)總體設計的作用：礦區(qū)總體規(guī)劃設計是確定礦區(qū)內各礦井、工廠、生活設施等單項工程的安排，以及與礦區(qū)開發(fā)有關的各項原則和方案。合理開發(fā)整個礦區(qū)的資源，確定與礦區(qū)開發(fā)有關的各項原則方案，作為編制礦區(qū)建設計劃和編制礦井單項設計的依據(jù)。第一節(jié)礦區(qū)總體設計的目的與要求2023/2/512四、礦區(qū)總體設計要解決的主要問題

1、合理劃分井田，選擇開拓方式，確定礦井井型和礦區(qū)總體規(guī)模（宏觀的、粗線條的）；

2、確定煤炭的用途與用戶，合理選擇煤炭加工工藝，合理確定伴生礦物的綜合開采與利用；

3、合理安排各礦井和各單項工程的建設順序；

4、合理安排礦區(qū)的運輸、供電、供水、通訊、機修、污水處理、固體廢物處理等設施；

5、合理確定礦區(qū)的行政、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、商業(yè)和居住區(qū)的規(guī)劃；

6、編制礦區(qū)的基建工程量，勞動定員和投資估算，并論述礦區(qū)開發(fā)的技術、經(jīng)濟、社會效益的合理性。第一節(jié)礦區(qū)總體設計的目的與要求2023/2/513一、礦區(qū)總體設計的內容：礦區(qū)總體設計主要包括以下內容：

1、前言：闡述礦區(qū)總體設計的依據(jù)和指導思想，全面論證礦區(qū)開發(fā)在技術上、經(jīng)濟上、社會效益上及其綜合效益上的合理性和對國民經(jīng)濟發(fā)展的意義。

2、礦區(qū)基本情況和建設條件介紹：礦區(qū)地形、地貌，水文、氣象；交通運輸及礦區(qū)工農業(yè)情況，地質地層、煤層賦存條件、煤質及用途，水文地質條件，勘探程度，其他伴生礦物及綜合利用等。

3、礦區(qū)井田劃分及開拓方式（粗線條）、礦區(qū)建設規(guī)模。

4、礦區(qū)附屬企業(yè)：洗煤廠、機修廠、總材料庫、化工廠、火藥庫、水泥廠、煤矸石綜合利用廠、礦山救護等等。

5、其他：文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、商業(yè)布局、其他福利設施等。

6、技術經(jīng)濟評價：總投資、投資構成、建設順序、建設期、技術經(jīng)濟分析和評價、社會評價等。第二節(jié)礦區(qū)總體設計的內容2023/2/514二、編制礦區(qū)總體設計時應注意的幾個問題：

1、合理的劃分井田范圍（即礦井的儲量、設計能力與服務年限），并為礦井的發(fā)展留有余地。

2、正確合理的進行礦區(qū)地面總體布置，不要距離城市太近。

3、查明礦區(qū)水源。

4、要全面合理的安排各項配套工程項目的建設，做到全面協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展。第二節(jié)礦區(qū)總體設計的內容2023/2/515第三章礦井可行性研究2023/2/516第一節(jié)礦井可行性研究報告的編制第二節(jié)技術經(jīng)濟評價的基本方法主要內容2023/2/517一、可行性研究的含義對于一個擬建項目，在上馬之前，要在技術可靠性方面、經(jīng)濟合理性方面進行全面論證。通過深入細致的調查研究和多方案的分析計算比較，對項目建成后可能取得的技術經(jīng)濟效果進行預測，從而提出這個項目的建設是可行還是不可行以及如何建設的意見，為投資決策提供科學可靠的依據(jù)。這個調查過程稱為可行性研究。

第一節(jié)礦井可行性研究報告的編制

2023/2/518二、可行性研究的作用

1、作為工程項目建設決策的依據(jù)；

2、作為向銀行申請貸款的依據(jù)；

3、作為各有關部門互簽合同、協(xié)議的依據(jù)；

4、作為進行礦井初步設計的依據(jù)；

5、作為申請營業(yè)執(zhí)照和申請建設的依據(jù)。第一節(jié)礦井可行性研究報告的編制

2023/2/519三、礦井可行性研究報告的內容

：礦井可行性研究報告包括19章內容，分別是：1、總論；2、礦井建設條件；3、市場預測；4、建設規(guī)模與服務年限；5、井田開拓與開采；6、礦井主要設備；7、地面設施；8、節(jié)能與節(jié)水；9、環(huán)境保護與水土保持；第一節(jié)礦井可行性研究報告的編制

2023/2/520三、礦井可行性研究報告的內容

：10、勞動安全衛(wèi)生；11、組織機構及人力資源配備；12、項目實施計劃；13、投資估算與資金籌措；14、財務評價；15、國民經(jīng)濟評價（可選）；16、風險分析及防范對策；17、社會評價；18、項目招標；19、研究結論與建議。

第一節(jié)礦井可行性研究報告的編制

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一、技術經(jīng)濟評價方法（方案比較法中用到）包括靜態(tài)法和動態(tài)法兩種方法。

靜態(tài)法——即不考慮投資和經(jīng)營費用資金的時間價值的一種方法。有總算法、單位折算費用法、投資效果系數(shù)法、返本期法、財務平衡法。

動態(tài)法——即考慮投資和經(jīng)營費用資金的時間價值的一種方法。有年成本法、凈現(xiàn)值法和貼現(xiàn)法。（這部分內容在《礦山經(jīng)濟管理》課程中講授）。

動態(tài)法與靜態(tài)法相比較，主要是考慮了資金的時間價值。即在經(jīng)濟活動過程中，根據(jù)占用資金時間的長短，從利息方面考慮資金的價值。資金的時間價值就是貨幣隨著時間過程的延長而產(chǎn)生的增值。第二節(jié)技術經(jīng)濟評價的基本方法

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二、礦井可行性研究主要評價指標礦井可行性研究主要評價指標：

a）企業(yè)內部收益率：系指投資項目在建設和生產(chǎn)服務年限內，各年凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值累計等于零時的貼現(xiàn)率（即現(xiàn)金流出、流入的平衡）。即：凈現(xiàn)金流量=銷售收入—經(jīng)營成本—各項稅金

+回收固定資產(chǎn)余值+回收流動資金—投資

b）投資回收期：收回項目全部投資的時間。

c）勞動生產(chǎn)率：勞動生產(chǎn)率=產(chǎn)量/消耗的人時數(shù)。該指標值反映了企業(yè)在單位時間內活勞動創(chuàng)造的產(chǎn)品數(shù)量，沒有反映出產(chǎn)品生產(chǎn)的全部勞動消耗（物化勞動）。

d）單位產(chǎn)品投資（噸煤投資）：反映單位產(chǎn)品的資金占用量，投資利用情況以及技術裝備程度的指標。噸煤投資=總投資/設計年產(chǎn)量元/t；第二節(jié)技術經(jīng)濟評價的基本方法

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三、不確定性分析不確定分析包括兩個方面：即盈虧分析和敏感性分析。

a）盈虧分析：通常根據(jù)項目正常生產(chǎn)年份的產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)成本（總固定成本和單位產(chǎn)品可變成本），產(chǎn)品價格等數(shù)據(jù)確定項目的產(chǎn)量盈虧平衡點，分析預測產(chǎn)品產(chǎn)量對項目盈虧的影響。固定成本：與產(chǎn)量增減沒有直接關系而相對穩(wěn)定的費用，如設備折舊費、管理人員的工資，即使不生產(chǎn)也發(fā)生的費用?？勺兂杀荆弘S產(chǎn)量增減而成正比例增減的費用，如材料費、生產(chǎn)過程中的動力費、計件工資等，即只要生產(chǎn)就發(fā)生的費用。年生產(chǎn)成本=總固定成本+單位產(chǎn)品可變成本×年產(chǎn)量則：盈虧平衡點O0=-年生產(chǎn)成本F/（單位產(chǎn)品價格P—

單位產(chǎn)品可變成本V）由公式可以看出，只有產(chǎn)量達到O0時，企業(yè)資金才能夠平衡，產(chǎn)量大于O0時，企業(yè)盈利，小于O0時企業(yè)就虧損。

第二節(jié)技術經(jīng)濟評價的基本方法

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三、不確定性分析

b）敏感性分析：它是分析、預測對企業(yè)經(jīng)濟評價起作用的各個因素發(fā)生變化時，對工程項目經(jīng)濟效果的影響。設計方案盈利的可靠性稱為敏感性。分析研究某礦井已定方案的盈余或虧損的概率，即礦井投產(chǎn)后獲得利潤的可靠度，或者說在經(jīng)營效果方面是否有風險，這種研究就成為敏感性分析。敏感性分析中起作用的主要影響因素有：產(chǎn)量（裝備及管理）、產(chǎn)平銷售量（市場影響）、產(chǎn)品價格（市場）、固定成本（經(jīng)營管理）、可變成本（管理）、總投資、建設期等。經(jīng)濟效果評價的指標一般可用動態(tài)投資收益率、投資回收期等的大小來衡量。第二節(jié)技術經(jīng)濟評價的基本方法

2023/2/525四、綜合評價

綜合評價是在技術經(jīng)濟評價的基礎上，通過充分的調查研究，從企業(yè)、區(qū)域、國家和社會的多角度出發(fā)，對建設項目的必要性、技術先進可行性、經(jīng)濟可靠合理性等方面進行系統(tǒng)的分析，對項目的綜合經(jīng)濟效益、社會效益給預綜合評價，為決策提供依據(jù)。綜合評價一般包括以下幾方面：

1、項目研究過程中重大方案的選擇推薦意見；

2、推薦方案的企業(yè)經(jīng)濟效果和國民經(jīng)濟效果；

3、不確定因素對項目經(jīng)濟效果的影響；

4、綜述項目非量化的社會效果；

5、項目評價存在的問題與建議。第二節(jié)技術經(jīng)濟評價的基本方法

2023/2/526第四章礦井初步設計及專項設計2023/2/527第一節(jié)礦井初步設計前的準備工作第二節(jié)礦井初步設計的內容第三節(jié)礦井專項設計主要內容2023/2/528一、基礎工作

1、深入現(xiàn)場勘查地形地貌；了解礦井的地面交通情況；了解電源情況。

2、仔細研究精查地質報告，核查地質資料。熟悉煤層賦存情況，地層特征，水文地質情況，地質構造分布，水、火、瓦斯、煤塵等情況。

3、調查了解相鄰礦井的開采情況，必要時提出地質補勘要求。第一節(jié)礦井初步設計前的準備工作

2023/2/529二、初設的依據(jù)

1、采礦許可證；

2、經(jīng)過批準的可行性研究報告；

3、經(jīng)過批準的環(huán)境影響評價報告；

4、設計任務書；

5、經(jīng)過批準的精查地質報告；

6、國家的有關方針和政策。

礦井設計又分為礦井初步設計和施工圖設計。第一節(jié)礦井初步設計前的準備工作

2023/2/530一、初步設計的內容：

初步設計包括的內容如下（共15章）：

1、礦井概況。

2、礦井資源/儲量，設計生產(chǎn)能力和服務年限。

3、井田開拓。

4、井筒、井底車場及硐室。

5、井下開采

a)采區(qū)布置。

b）采煤方法及工藝。

c）巷道掘進與掘進機械化。

6、井下運輸

a）井下煤炭運輸。

b）井下輔助運輸。

c）井下輔助運輸車輛配備數(shù)量。第二節(jié)礦井初步設計的內容

2023/2/5317、通風與安全

a）礦井通風。

b）瓦斯、煤塵、火災、水災、頂板等災害的防治。

c）安全檢測監(jiān)控。

8、提升、通風、排水和壓縮空氣設備

a）提升設備。；

b）通風設備。；

c）排水設備。；

d）壓縮空氣設備。

9、地面生產(chǎn)系統(tǒng)

a）主生產(chǎn)系統(tǒng)布置；

b）輔助生產(chǎn)系統(tǒng)布置。

10、總平面布置及地面運輸

a）工業(yè)場地總平面布置；

b）工業(yè)場地防洪、排澇和豎向布置；

c）場內運輸；

d）地面運輸。第二節(jié)礦井初步設計的內容

2023/2/53211、供配電系統(tǒng)設計

a）電源；

b）負荷；

c）地面供配電設計；

d）井下供配電；

e）照明設計；

f）防雷電保護設計。

12、礦井智能化系統(tǒng)設計。

a）安全、生產(chǎn)監(jiān)控及自動化系統(tǒng)；

b）計算機管理系統(tǒng)；

c）通信系統(tǒng)；

d）信號系統(tǒng)。

13、地面建筑、給排水與供熱通風

a）主要工業(yè)建筑物與構筑物；

b）建筑面積指標（符合規(guī)范規(guī)定要求）；

c）水源；

d）給排水設計；

e）井下消防灑水設計；

f）供熱通風設計；

g）鍋爐房、井筒防凍設計。第二節(jié)礦井初步設計的內容

2023/2/53314、環(huán)境保護設計

a）污染防治；

b）生態(tài)保護；

c）環(huán)境機構設置及專項資金。

15、技術經(jīng)濟指標

a）勞動定員及勞動生產(chǎn)率；

b）投資估算及概算；

c）經(jīng)濟評價；

d）技術經(jīng)濟評價。一部完整的礦井初步設計，除編制上述15個章節(jié)的設計說明書外，還要編制《礦井初步設計概算書》和《礦井初步設計設備清冊》。第二節(jié)礦井初步設計的內容

2023/2/534二、畢業(yè)設計一般部分的內容本科畢業(yè)設計的主要內容如下：第一章井田概述和井田地質特征第二章礦井工作制度及生產(chǎn)能力第三章井田開拓第四章礦井基本巷道及建井計劃第五章采煤方法第六章井下運輸?shù)谄哒碌V井提升第八章礦井通風與安全第九章經(jīng)濟部分畢業(yè)設計包括設計說明書和七張圖紙。設計說明要求采用計算機Word軟件排版打印，字數(shù)一般為70—100頁；圖紙要求采用計算機CAD軟件繪制完成，按照要求比例打印繪制。第二節(jié)礦井初步設計的內容

2023/2/535礦井專項設計包括:1、礦井施工圖設計；2、礦井初步設計安全專篇設計；3、礦井初步設計消防專篇設計；4、礦井初步設計職業(yè)衛(wèi)生安全專篇設計；5、礦井土地復墾專篇設計；6、礦井環(huán)保專篇設計等。第三節(jié)礦井專項設計

2023/2/536第五章礦井設計方案確定2023/2/537第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定第三節(jié)礦井設計方案的確定方法第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例主要內容2023/2/538第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則一、我國煤炭工業(yè)戰(zhàn)略布局總的原則是：要從我國煤炭資源分布特點出發(fā)，根據(jù)國家的需要，全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、合理布局、擇優(yōu)開發(fā)、合理利用煤炭資源，追求最佳經(jīng)濟效果。二、礦井設計的特點：從礦井初步設計的內容可以看出，礦井設計是綜合性設計。其中最主要的是礦井開拓方案的確定，開拓方案確定了，其他系統(tǒng)均是按照開拓方案的總體布置提出各系統(tǒng)的子方案經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定。因此，開拓方案的選擇和確定是一個統(tǒng)攬全局的最重要的問題，也是采礦工程師要解決主要的問題之一。2023/2/539第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則三、礦井設計的標準：設計選用的方案在技術上是先進的、安全上是可靠的、經(jīng)濟上是合理的。

技術上先進的標志是：所選用的方案生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡單、可靠，技術、工藝先進，有利于實現(xiàn)機械化和自動化，有利于降低工人勞動強度，資源回收率高，便于管理。

安全上可靠的標志是：危險源控制程度高，安全裝備齊全，可靠度高；安全設施完善，系統(tǒng)運行可靠；安全措施到位，執(zhí)行可靠。

經(jīng)濟上合理的標志是：基本建設投資少，噸煤費用低，勞動生產(chǎn)率高，建設時間快，投資回收期短，投資效果好，利潤高。2023/2/540第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則四、礦井設計的參數(shù)：根據(jù)礦井設計參數(shù)的性質，礦井設計參數(shù)分為兩類：定性和定量參數(shù)。

定性參數(shù)：是無法用數(shù)量表示的參數(shù)，如開拓方案。

定量參數(shù)：可以用數(shù)量表示的參數(shù)，如井田尺寸。

礦井設計實質上就是確定礦井各類參數(shù)。礦井參數(shù)見框圖。五、礦井設計的評價標準：礦井設計的評價方法及標準很多，常用的評價標準可分為以下幾個方面：

1、勞動生產(chǎn)率；2、經(jīng)濟指標；

3、工程量指標；4、生產(chǎn)集中化程度和開采強度；

5、時間因素；6、安全性；

7；可靠性。2023/2/541第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則六、礦井設計的評價準則（最優(yōu)化準則）：

評價準則又稱礦井開采設計的最優(yōu)性準則。根據(jù)解決問題性質和范圍的不同，所選擇的評價準則也不同。目前，作為主要準則用于編制經(jīng)濟、數(shù)學模型進行礦井開采優(yōu)化設計的，基本有折算費用法、投資回收期法、勞動生產(chǎn)率、噸煤投資和噸煤成本、利潤和多目標決策等。2023/2/542第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則七、礦井設計的評價方法：1、折算費用法定義：是對參與比較的各個方案的基本建設投資和生產(chǎn)經(jīng)營費用（或成本）這兩項性質不同的費用，利用投資效果系數(shù)這一折算比率，將基本建設投資折算成和生產(chǎn)經(jīng)營費用類似的費用，然后與生產(chǎn)經(jīng)營費用相加，折算出一個稱為“折算費用”的數(shù)值，以其數(shù)值最小者作為最優(yōu)方案，據(jù)此來確定方案的取舍。計算公式如下，折算費用表示為：

S=C+E0K式中：C—全部或計算項目的年度生產(chǎn)經(jīng)營費用總和（或噸煤成本費用）

S—年折算費用（或噸煤年折算費用），一般以年為計算周期；

K—全部或計算項目的基本建設投資費用總和（或噸煤投資費用）；

E0—標準投資效果系數(shù)，一般為0.1-0.12，將基本建設投資折算成和生產(chǎn)經(jīng)營費用類似的費用。特點：這種方法最終求出一項指標進行對比，經(jīng)濟比較簡單，因此，經(jīng)濟——數(shù)學模型的目標函數(shù)采用這一指標方法；但這種方法考慮的指標比較少，在設計方案的優(yōu)選階段可以采用。2023/2/543第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則2、投資回收期法定義：指在設計方案中，用節(jié)約的經(jīng)費來回收追加的年限，以此來作為評價方案技術經(jīng)濟效果的方法，稱為投資回收期法。計算公式如下：T=ΔK/ΔC=(K1-K2)/(C2-C1)式中：K1、K2—分別為第一與第二方案的投資總額（或噸煤投資）；

C1、C2—分別為第一與第二方案的年成本總額（或噸煤成本）；ΔK—兩方案的投資差額；

Δ

C—兩方案的年成本差額；

T—投資回收期，a。

E=1/T=(C2-C1)/(K1-K2)稱為投資效果系數(shù)。E1>E0，或T<T0，則第一方案有利。E0、T0分別為部門標準的投資效果系數(shù)、投資回收期，一般分別為0.1，10a。特點：它的計算不涉及投資項的生產(chǎn)總成本，產(chǎn)品的利潤和價格、稅金等因素，對于方案比較特別是局部比較很適宜。注意：習慣上在比較時，為簡化工作量，對于計算基建、生產(chǎn)經(jīng)營費用時，相同的部分不予計算。在兩個方案規(guī)模不同時，應全部計算。2023/2/544第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則3、勞動生產(chǎn)率定義：勞動者在單位時間內所生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。計算公式如下：

P=Q1/Ntt/工式中：P—礦井回采工作面生產(chǎn)工人勞動生產(chǎn)率，t/工；

Q1—采煤工作面日產(chǎn)量，t；

Nt—采煤工作面晝夜出勤人數(shù)。

這指標直接反映出礦井采煤工作面效率的高低。2023/2/545第一節(jié)礦井設計參數(shù)及評價準則4、噸煤投資和噸煤成本1）噸煤投資：就是礦井建設投資總額除以生產(chǎn)能力所得的商。它取決于煤層的開采條件、采煤機械化程度、勞動組織形式和生產(chǎn)管理水平等因素，它是衡量礦井技術水平的綜合指標，是設計礦井的約束條件。應用比較多。2）噸煤成本：就是礦井生產(chǎn)總成本除以礦井產(chǎn)量所得的商。它反映了產(chǎn)品生產(chǎn)活動的最終結果，是一項綜合性指標。無論是生產(chǎn)礦井，還是新建礦井都必須計算和比較這個項目。它是礦井開采經(jīng)濟最優(yōu)性的重要指標之一。5、多目標決策評價實質：是將計量單位不同的評價指標換算成無量綱的值，換算后的無量綱值指標可以按方案進行加、減、乘、除運算。以求得綜合的數(shù)量指標，據(jù)此評價方案的優(yōu)劣。這種方法的應用越來越重要，但應選好指標定好權重，做好綜合分析評價。2023/2/546

在礦井開采設計中，常用的費用參數(shù)有：井巷掘進費、井巷維護費、井下運輸費、礦井提升費、礦井通風費、礦井排水費、機械設備的折舊費用等。在計算投資時，還應計算土建、設備安裝和其它費用等。費用項目組成及內容：一、煤炭建筑安裝工程費用

煤炭建筑安裝工程費用由直接費、間接費、利潤、稅金組成，其組成見下頁圖。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/547

1、人工費直接工程費2、材料費（含井巷工程輔助費）3、施工機械使用費

1、環(huán)境保護

2、文明施工

3、安全施工

4、臨時設施費直接費5、夜間施工

6、二次搬運組織措施費7、冬雨季施工

8、檢驗試驗費

9、生產(chǎn)工具用具使用費

10、特殊工種培訓費措施費11、工程定位、點交、清理費

12、其他組織措施費

1、大型機械設備進出場及安拆費

2、混凝土（砼）模板及支架技術措施費3、腳手架

4、鑿井措施費

5、其他技術措施費第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/5481、工程排污費養(yǎng)老保險

2、工程定額測定費醫(yī)療保險規(guī)費3、社會保險費——————失業(yè)保險

4、住房公積金工傷保險

5、危險作業(yè)意外傷害保險生育保險

1、管理人員工資間接費2、辦公費

3、差旅交通費

4、固定資產(chǎn)使用費

5、工具用具使用費企業(yè)管理費6、勞動保險費

7、工會經(jīng)費

8、職工教育經(jīng)費

9、財產(chǎn)保險費

10、財務費

11、稅金

12、其他費用利潤和稅金第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/549一）直接費由直接工程費和措施費組成。1、直接工程費：指施工過程中耗費的構成工程實體的各項費用以及有助于工程實體形成的井巷工程輔助費、特殊鑿井工程費用。包括人工費、材料費、施工機械使用費。2、措施費：指為完成工程項目，發(fā)生于該工程施工前和施工過程中非工程實體項目的費用，由技術措施費和組織措施費組成。二）間接費由規(guī)費、企業(yè)管理費組成。1、規(guī)費：指政府和有關權力部門規(guī)定必須交納的費用。2、企業(yè)管理費指建筑安裝企業(yè)組織施工生產(chǎn)和經(jīng)營管理所需費用。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/550三）利潤指施工企業(yè)完成所承包工程獲得的利潤。四）稅金指國家稅法規(guī)定的應列入建筑安裝工程造價內的營業(yè)稅、城市維護建設稅和教育附加費等。由上述內容可知，煤炭建設安裝工程的費用由：直接費、間接費、利潤和稅金四項組成，即：

單位工程費用K=直接費+間接費+利潤+稅金也即：

單位工程費用K=直接工程費k1+措施費k2+規(guī)費+企業(yè)管理費k3+

利潤k4+稅金k5

式中：k1直接從《煤炭工程概算定額》中查取計算；而k2、k3、k4、k5則按照國家規(guī)定由直接工程費k1的百分比來計??；規(guī)費按國家規(guī)定計取。井巷工程掘進總費用：井巷工程掘進總費用=單位工程費用K*掘進工程量L第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/551二、井巷維護費井巷維護費是井巷開掘出來后，為了維持巷道能夠正常使用而不至于受地壓作用破壞所發(fā)生的費用。包括維修井巷的工人工資、材料消耗、維修機械費用、設備折舊費用等。維護費的單位為：元/m.a。設某巷道的維護長度為L米，維護時間為t年，為維護該巷道在t年內所花費的維護費用為Cw元，則維護該巷道的單價為W：

W=Cw/L*t.（元/m.a）L*t——稱為井巷維護工程量，為維護長度與維護時間的乘積。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/552三、井下運輸費即井下運輸煤炭、矸石、材料、設備、人員等所發(fā)生的費用。主要是井下煤炭運輸費用。包括運輸工人的工資、運輸設備的動力消耗、運輸設備和設施的折舊與維修以及為運輸服務的其他費用。

井下運輸費按不同的運輸環(huán)節(jié)、運輸方式及設備分別計算。

若該運輸環(huán)節(jié)的平均運距為L（km），年運輸量為Q（t），則運費單價Y為：

Y=Cy/L*Q(元/t.km)或：Cy=Y*L*Q（元）L*Q——運輸工程量運輸費用單價隨所采用的運輸方式和設備的不同而變化，新設計的礦井運輸方式有軌道運輸（主要作為輔助運輸方式）、膠帶輸送機運輸（作為煤炭運輸?shù)闹饕绞剑┖蜔o軌膠輪車運輸（作為大型礦井輔助運輸?shù)姆绞剑谟嬎憔逻\輸費用時，應根據(jù)設計確定的運輸方式，分別計算運輸費用。在進行方案比較時，尤其要注意不同的井下運輸方案，其費用相差很大。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/553四、礦井提升費

礦井提升費是花費在提升煤炭、物料、矸石、人員等方面的費用。包括服務于提升系統(tǒng)的人員工資、動力消耗、設備折舊及維修以及發(fā)生在該環(huán)節(jié)的其他費用。提升費應按不同的提升方式和提升設備分別來計算，其計算原理與計算井下運輸費用相類似。提升費單價Td為：Td=T1/H+T2式中：H為提升深度，T1與深度相關的費用，T2與深度無關的費用。在T1、T2均為定值的條件下，則Td的大小僅與H關。

提升總費用：T=Td*H*Q（元）H*Q——提升工程量第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/554五、礦井排水費及通風費即花費在礦井通風和排水方面的費用。包括為該系統(tǒng)服務的工人工資、設備折舊與維修費、動力消耗費用以及與此相關的管理等其他費用（如排水管路維修和更換、通風構筑物等）。通風、排水費用中動力費所占比重很大，約占系統(tǒng)總費用的85-90%以上，因此在方案比較時只計算動力費便可。1、礦井排水動力費

Cpd=Q*H*Tp*Dd/102ηb元式中:Q—排水量，m3/h；

H—水泵工作總揚程，m。h—設井筒深度m，則總揚程為

H=1.1h，m；

Tp—年排水時間，h；

ηb—排水設備總效率；

Dd—電費單價，元/kW.h。

排水總費用：Cpd=Yp*H*Q（元）

H*Q——排水工程量；Yp——排水單價。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/555五、礦井排水費及通風費2、礦井通風動力費

Ctd=365*24*Qf*hf*Dd/102ηs.元式中：Qf—礦井總風量，m3/s；

hf—礦井平均通風阻力，kPa；

ηs—扇風機總效率。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/556六、機械設備的折舊費用（綜采考慮此項費用）機械設備的折舊費用Cd根據(jù)設備價格、折舊年限而定，公式為：

Cd=（Ce-Ves）.n/Td.元/年式中：Ce—折舊年限相同的設備的總價值，元；

Ves—設備的殘值，元；

n—同類設備的臺數(shù)，臺；

Td—折舊年限，a。在一定的條件下，環(huán)節(jié)系統(tǒng)的設備動用量是基本穩(wěn)定的，即Cd是個定值。噸煤折舊費用的大小主要決定于年產(chǎn)量，產(chǎn)量越大，噸煤折舊費用就越?。欢绻a(chǎn)量一定時，設備價格越低，則噸煤折舊費用越小。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/557

通過對每個參與比較的方案上述六項費用的分別計算，經(jīng)過對各方案各子系統(tǒng)詳細的技術分析和經(jīng)濟比較，綜合各個方案的優(yōu)缺點，取長補短，最終得到技術先進、安全可靠、經(jīng)濟合理的最佳方案。第二節(jié)主要費用參數(shù)的確定2023/2/558在礦井設計中，由于受地質條件和生產(chǎn)技術條件的影響，解決問題的性質和影響范圍有很大差異。因而研究和確定開采設計方案也有不同的方法。常用的設計方法有：方案比較法；統(tǒng)計分析法（個別問題用）；技術標定法（標準定額法）；數(shù)學分析法和經(jīng)濟—數(shù)學規(guī)劃法。隨著計算機技術的發(fā)展，又出現(xiàn)了計算機輔助設計法。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/559一、方案比較法1、方案比較法的實質：是針對要解決的問題，根據(jù)給定的自然條件和技術條件，擬定數(shù)個可行的方案，然后計算各個方案相應的技術經(jīng)濟指標，通過這些方案的技術經(jīng)濟指標分析和對比，選擇技術上先進、安全上可靠、經(jīng)濟上合理的最優(yōu)方案。2、方案比較內容：

1）工程量；

2）基本建設工期；

3）基本建設投資；

4）機電設備及主要材料需要量；

5）生產(chǎn)經(jīng)營費用；

6）其他，礦井生產(chǎn)能力、煤炭回收率、巷道掘進率、生產(chǎn)機械化程度等。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/5603、方案比較步驟：

1）提出先進合理的方案：根據(jù)井田的地質條件和采礦技術條件，提出若干在技術上可行的方案。

2）方案技術比較：對可行方案進行詳細的技術分析和粗略的經(jīng)濟比較，否定技術經(jīng)濟上比較容易鑒別是不合理的方案；將剩余的2～3個方案取長補短，完善；如果能明顯地判定出最好方案，就確定為采用的方案；若不能明顯判定各方案在技術經(jīng)濟上的優(yōu)劣，則對2～3個方案進行詳細的經(jīng)濟比較。

3）方案經(jīng)濟比較：考慮基本建設費和生產(chǎn)經(jīng)營費。

4）綜合技術、經(jīng)濟方面比較結果，多目標綜合評價優(yōu)選方案。

5）對方案作出詳細的文字說明，并繪出設計圖紙。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/5614、方案比較注意問題：

1）提出先進合理的方案是進行方案的技術經(jīng)濟比較的前提。在進行方案比較前，仔細分析各方案的不同之處，詳列比較項目，反復核對，以免遺漏。

2）進行經(jīng)濟比較時，應抓住重點。應比較重要項目的費用，對影響不大、差異很小的或費用相同的項目可不進行比較。

3）正確選用經(jīng)濟比較時原始計算數(shù)據(jù)。即在同一標準尺度下計算各項費用，撇除設計人員的個人嗜好或偏見。

4）分別列出各比較方案的基本建設費和生產(chǎn)經(jīng)營費，單獨比較。

5）方案的比較項目：（a）不僅要注意到各方案總費用的大小，而且要注意到主要材料消耗量、耗能量、設備占用量、“三廢”排放量、特別是稀缺材料的使用量等；（b）各方案的土地占用量和資源回收率；（c）各方案的建設期限等。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/5626）從經(jīng)濟上（定量）評價各方案的優(yōu)劣。分別對建設期限、基建投資、初期投資、生產(chǎn)經(jīng)營費用進行比較，綜合考慮其各影響因素對方案比較的影響。當兩方案的總費用之差在10%之內時，則認為兩方案經(jīng)濟比較相同，這時主要考慮技術比較結果。方案比較法計算工作量大，常要先列出三個表：（a）各方案技術比較表；（b）各方案的井巷工程量比較表；（c）各方案的經(jīng)濟比較表。

7）在進行最終綜合評價時，一定要正確估計各項影響因素所在研究方案中的重要程度，以便根據(jù)給定目標，選定最優(yōu)方案。應重視技術因素，不能單憑經(jīng)濟因素擇優(yōu)。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/563二、統(tǒng)計分析法定義：在礦井設計中，就是根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井的實際情況，針對欲解決的問題進行調查統(tǒng)計，借以分析某些參數(shù)間的關系，得到某些參數(shù)的合理取值范圍。如：工作面長度、礦井生產(chǎn)能力與服務年限、巷道維護費用等都可用統(tǒng)計法來求得。特點：但采礦的問題是復雜的，要得到大量同類可比的資料是困難的。因此，在礦井設計中，大的項目一般不直接采用這種方法，只是作為一種輔助設計的方法。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/564三、標準定額法定義：標準定額法是根據(jù)在一定技術條件下生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟的合理性或生產(chǎn)技術管理的需要，以規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定的形式對礦井設計中的某些技術條件或參數(shù)做出具體規(guī)定，然后根據(jù)此規(guī)定條件來確定技術方案的其他參數(shù)值。如單體液壓支柱工作面禁止采用放頂煤開采；高瓦斯或有煤層自燃發(fā)火危險的礦井，必須布置專用回風巷。不同厚度煤層的采取回采率，等等。特點：這種方法在礦井設計中用得比較廣泛。具體地講就是在設計中要按照《礦井設計規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》及當前的技術政策來確定某些參數(shù)。如井型與服務年限，巷道內允許的風速等等。它不是一個單獨的方法，但使用十分方便。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/565四、數(shù)學分析法

定義：數(shù)學分析法是運籌學里的一個內容。它是以某一技術方案為前提，不同的技術方案其費用項目及其編列的函數(shù)方程也不同，它是用數(shù)學中的函數(shù)求極值的方法求解開采設計方案中的某些參數(shù)的最優(yōu)值。

特點：一般設定一個目標函數(shù)，如以噸煤費用為最低，列出與此相關的各參數(shù)之間的函數(shù)關系時，通過求極值的方法來確定各參數(shù)的取值。

適用：該方法不用于方案比較，僅用于研究某一方案條件下定量參數(shù)的合理參數(shù)值。初始數(shù)據(jù)為確定型，變量數(shù)目較少。如：工作面長度、采區(qū)或盤區(qū)走向長度、礦井生產(chǎn)能力、井田尺寸等能夠建立函數(shù)關系的定量參數(shù)最優(yōu)值。方法步驟：在解決具體問題時，首先要設法列出目標函數(shù)與參變量之間的函數(shù)關系式，然后用微法求最高或最低的極值，該極值就是在經(jīng)濟上（或其他指標）最優(yōu)的參數(shù)值。

注意：由于采礦問題的復雜性，應用該方法時應將某些條件予以簡化——構造簡化模型。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/566五、經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法——優(yōu)化設計法經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法屬于運籌學的范疇，用到線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等運籌學理論基礎，還用到網(wǎng)絡法等。概念：礦井設計根據(jù)擬定的方案，按照設計要求（如噸煤費用最低、勞動生產(chǎn)率最高等）來確定目標函數(shù)，構成函數(shù)方程；將設計方案的某些具體技術參數(shù)用數(shù)學形式表達出來，這些參數(shù)與目標函數(shù)相關，并必須滿足一定技術條件和“定額”規(guī)定，他們構成了對上述目標函數(shù)的約束（稱為束縛條件或約束條件）。把目標函數(shù)與約束條件聯(lián)立在一起，就構成了礦井設計的經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃模型。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/567經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法的步驟：

1、根據(jù)所設計礦井的地質條件和技術條件擬定技術上可行的若干個各子系統(tǒng)方案；

2、按技術要求將各子系統(tǒng)方案組合為若干個大系統(tǒng)方案，畫出子系統(tǒng)組合圖，即全礦井工藝系統(tǒng)圖；

3、論證最優(yōu)化準則，并確定實施方案的有關參數(shù)及有關費用項目，如與所求參數(shù)有關的基本建設費、運輸費和生產(chǎn)經(jīng)營費等；

4、根據(jù)礦山地質條件、礦井參數(shù)、最優(yōu)化準則和有關費用數(shù)值，建立與各方案相對應的經(jīng)濟數(shù)學模型；

5、分別計算各個大系統(tǒng)，進行各項參數(shù)的優(yōu)化；

6、解算目標函數(shù)方程并比較，求出每個大方案的綜合最優(yōu)參數(shù)及相應的噸煤成本費用。分析計算結果，選出最優(yōu)方案和相應的最優(yōu)參數(shù)值。在礦井優(yōu)化設計中，還可結合使用層次分析法、模糊數(shù)學法等來進行。第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/568六、計算機輔助設計法——ComputerAidedDesign(CAD)

計算機輔助設計技術就是利用計算機系統(tǒng)來輔助人們完成設計各階段的工作，包括資料整理分析、工程計算、結構模型分析、設計優(yōu)化、經(jīng)濟分析、繪制圖紙等。表現(xiàn)在兩個方面應用：

1、施工圖設計

2、人機交互式方案設計第三節(jié)礦井設計方案的確定方法2023/2/569第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例一、井田概況某礦地面為平原地帶，井田范圍內地表標高為+80～90m，表土及風化帶厚度(垂高)約50～60m，有流砂層，井田中部較薄，井田境界處較厚。煤層+30m～-420m底板等高線為界。

井田兩側人為劃定境界，井田走向長9km，傾斜長約1740m。井田內共有4個可采煤層，傾角均為15°左右。各煤層的名稱、厚度、間距及頂?shù)装迩闆r如表25—3表25—3煤層地質條件煤層層厚/m間距/m頂板底板m1m2m3m2.0152015直接頂為厚8m的頁巖，老頂為厚4m的砂巖頁巖、砂頁巖、砂巖互層頁巖、砂頁巖、砂巖互層頁巖、砂頁巖、砂巖互層直接底厚10m頁巖下為40m厚層砂巖2023/2/570第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/571第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例

煤層成層平穩(wěn)，地質構造簡單，無大斷層，煤質中硬，屬優(yōu)質瘦貧煤，煤塵無爆炸性危險，無自燃傾向；平均容重為1．32t／m3。本礦瓦斯含量大，涌水量較大，礦井正常涌水量為380m3／h。1、

工業(yè)儲量ZgZg=90001740（1.8+1.9+1.6+2.0）1.32=15089.976萬t1、

可采儲量Zk=(Zg-P)CP-永久煤柱損失，工廣，境界煤柱；C-采區(qū)采出率，中厚煤層，煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范要求C為80％永久煤柱損失約占工業(yè)儲量的5％(不超過10％)。P=Zg5%=15089.976*5%=754.4988萬tZk=(Zg-P)C=(15089.976-754.4988)*80%=11468.4萬t2023/2/572第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例1、

生產(chǎn)能力和服務年限T取60年，求AT=Zk/（1.4A），A=136.5萬t/a

根據(jù)煤層賦存情況和礦井可采儲量，遵照煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定，將礦井生產(chǎn)能力A確定為120萬t／a，儲量備用系數(shù)按1.4計算，可得礦井服務年限為

T=11468.4/（1.4120）

=68.26a.

K：地質損失增大；采出率降低；礦井增產(chǎn)2023/2/573第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例1、

備用儲量計算算法1：120萬t／a68.26a=8191.2萬t11468.4萬t-8191.2萬t=3277.2萬t算法2：T=[11468.4/（1.4）]0.4=3276.7萬t

估計約有50％為采出率過低和受未預知小地質破壞影響所損失的儲量。3276.7萬t50％=1638.3萬t1、

全井田實際采出儲量11468．4-1638.3萬t=9830．1萬t2023/2/574二、開拓方案技術比較一）井筒1

井筒形式地形平坦，無平硐條件表上較厚且有流砂層立井開拓(主井設箕斗)1

井筒位置按流砂層較薄、井下生產(chǎn)費用較低的原則，井筒位于井田走向中部流砂層較薄處。1

井筒數(shù)目為避免采用箕斗井回風時封閉井塔等困難減少穿越流砂層開鑿風井的數(shù)目，決定采用中央邊界式通風。布置：主立井、副立井和回風風井。第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/575二）階段劃分和開采水平的設置1

階段劃分本井田可劃分為23個階段1、兩個階段：階段斜長=1740m/2=870m2、三個階段:

第一階段斜長740m

第二階段斜長500m

第三階段斜長500m第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/5761

開采水平的設置1、要不要上下山開采井田瓦斯和涌水均較大，下山開采在技術上的困難較多，故決定階段內均采用上山開采，井田內不能單水平上下山開采的開拓。2、采區(qū)劃分階段內采用采區(qū)準備方式，每個階段沿走向劃分為6個走向長1500m的采區(qū)。在井田每翼布置一個生產(chǎn)采區(qū)，采用采區(qū)前進式開采順序。第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/577第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例階段數(shù)目階段斜長/m水平垂高/m水平實際出煤/萬t服務年限／a區(qū)段數(shù)目/個區(qū)段斜長/m區(qū)段采出煤量/萬t水平采區(qū)28702254915.0534.1311.38+151745163.8437401914180.62299.7+141854174.195001292824.7419.616.54+131673156.935001292824.7419.616.54+131673156.93表25—4階段主要參數(shù)

水平采出煤量計算中把儲量備用系數(shù)1．4所指的備用儲量，一半劃為地質損失，另一半則劃為增產(chǎn)儲量；該增產(chǎn)儲量合并計入水平實際采出煤量中。采區(qū)服務年限按設計平均服務年限加上一年產(chǎn)量遞增、遞減期計算2023/2/578水平垂高H=階段斜長sinα870sin15°=225.17m740sin15°=191m500sin15°=129m 水平實際采處煤/萬t兩個階段：9830.1萬t/2=4915.05萬t三個階段:第一階段斜長740m第一階段實際出煤(9830.1萬t/1740m)740m=4180.62萬t第二階段斜長500m第二階段實際出煤(9830.1萬t/1740m)500m=2824.74萬t第三階段斜長500m第三階段實際出煤(9830.1萬t/1740m)500m=2824.74萬t第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/579三）水平服務年限方案一一水平68．26/2=34.13a二水平68．26/2=34.13a方案二一水平（68．26/1740m）740m=29a二水平（68．26/1740m）

500m=19．61a三水平（68．26/1740m）

500m=19．61a四）采區(qū)服務年限兩個采區(qū)保證產(chǎn)量，即兩個采區(qū)同采每個采區(qū)服務時間；方案一一水平34.13a/3=11.38a+1a二水平34.13a/3=11.38a+1a方案二一水平29a/3=9．7+1a二水平19．61a/3=6.54+1a三水平19．61a/3=6.54+1a第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/580五）區(qū)段數(shù)目及區(qū)段斜長方案一：一水平5個區(qū)段：870m/5=174二水平5個區(qū)段：870m/5=174m方案二：一水平4個區(qū)段：740m/4=185m二水平3個區(qū)段：500m/3=167m三水平3個區(qū)段：500m/3=167m第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/581六）

設計區(qū)段采出煤量設計區(qū)段采出煤量=采區(qū)設計采出煤量/采區(qū)內區(qū)段數(shù)方案一：一水平六個采區(qū)，每采區(qū)5個區(qū)段：4915.05萬t/6/5=163.84萬t二水平六個采區(qū)，每采區(qū)5個區(qū)段：4915.05萬t/6/5=163.84萬t方案二一水平六個采區(qū)，每采區(qū)4個區(qū)段：4180.62萬t/6/4=174.19萬t二水平六個采區(qū)，每采區(qū)3個區(qū)段：2824.74萬t/6/3=156.9319萬t第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/582七）大巷布置方案集中大巷布置—各煤層間距較小巖石大巷—為減少煤柱損失和保證大巷維護條件巖石大巷位置——底板下垂距為30m的厚層砂巖內上階段運輸大巷留作下階段回風大巷八）上山布置集中巖石上山聯(lián)合準備，中央采區(qū)上山位于底板下垂距為大于30m的砂巖中，并在采后加以維護，留作下階段的總回風通道及安全出口。其他采區(qū)上山位于距m4煤層底板約20m的砂巖中，采后報廢。第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/583九）技術上可行的開拓延深方案第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例方案一立井兩水平直接延深方案二立井兩水平暗斜井延深2023/2/584第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例方案三立井三水平直接延深方案四立井三水平暗斜井延深2023/2/585

方案一和方案二的區(qū)別：第二水平是用暗斜井延深還是直接延深立井。方案一需多開立井井筒(2225m)、階段石門800m和立井井底車場，并相應地增加了井筒和石門的運輸、提升、排水費用。方案二則多開暗斜井井筒(傾角15，2870m)和暗斜井的上、下部車場；并相應地增加了斜井的提升和排水費用。方案三和方案四的區(qū)別：第三水平是用暗斜井延深還是直接延深立井。方案三需多開立井井筒(2130m)、階段石門600m和立井井底車場，并相應地增加了井筒和石門的運輸、提升、排水費用。方案四則多開暗斜井井筒(500m+580m)和暗斜井的上（300m）、下部車場（500m）；并相應地增加了暗斜井的提升和排水費用。

不采用暗井延深，所以，只剩下第一和第三方案參加經(jīng)濟比較。第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例2023/2/586第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例初期大巷：（750+100）2=1700）2=3400m；后期大巷：一水平（650+1500+750+100）2=6000m；二水平15004+8502=7700；三水平15004+8502=7700m。2023/2/587三、開拓方案經(jīng)濟比較表25-5各方案粗略估算費用表方案方案一方案二基建費/萬元立井開鑿石門開鑿井底車場2×225×3000×10-4=135.0800×800×10—4=64.01000×900×10—4=90.0主暗斜井開鑿副暗斜井開鑿上、下斜井車場870×1050×10—4=91.35870×1150×10—4=100.05(300＋500)×900×10—4

=72.00小計289.0小計263.4生產(chǎn)費/萬元立井提升石門運輸立井排水1.2×4915.05×0.5×0.85=2506.71.2×4915.05×0.80×0.381=1797.7380×24×365×34.13×0.1525×10—4=1732.6暗斜井提升立井提升排水(斜、立井)1.2×4915.05×0.87×0.48=2463.01.2×4915.05×0.275×1.02=1654.4380×24×365×34.13(0.063+0.127)×10—4=2158.6小計6037.0小計6276.0總計費用/萬元6326.0費用(萬元)6539.4百分率100％百分率103.37％粗略估算表明：兩方案費用相差不大?？紤]到方案一的提升、排水工作的環(huán)節(jié)少，人員上下較方便，在方案二中未計入暗斜井上、下部車場的石門運輸費用，方案一在通風方面優(yōu)于方案二，所以決定選用方案一2023/2/588表25-6各方案粗略估算費用表

方案四的總費用比方案三約高4％。兩者相差不到10％，仍可視為近似相等。但方案四終究費用略高一些。再考慮到方案三的提升、排水等環(huán)節(jié)都比方案四更少，即生產(chǎn)系統(tǒng)更為簡單可靠一些。所以決定采用方案三。余下的一、三兩方案均屬技術上可行，水平服務年限等也均符合要求(大型礦井第一水服務年限應大于30a，故第三方案確定其階段斜長為740m)。兩者相比，方案三的投資要比方案低，其初期投資較少，生產(chǎn)經(jīng)營費也可能略低。兩方案需要通過經(jīng)濟比較，才能確定其優(yōu)劣。方案方案三方案四基建費/萬元立井開鑿石門開鑿井底車場2×130×3000×10—4=78.0600×800×10—4=48.01000×900×10—4=90.0主暗斜井開鑿副暗斜井開鑿上、下斜井車場580×1050×10—4=60.9500×1150×10—4=57.5(300＋500)×900×10—4=72.00小計216.0小計190.4生產(chǎn)費/萬元立井提升石門運輸立井排水1.2×2824.74×0.5×0.85=1440.61.2×2824.74×0.60×0.381=774.9380×24×365×19.61×0.1525×10-4=1015.3暗斜井提升立井提升排水(斜、立井)1.2×2824.74×0.58×0.48=943.71.2×2824.74×0.37×0.92=1185.0380×24×365×19.61(0.053+0.14)×10-4=1259.9小計3230.8小計3388.6總計費用/萬元3446.8費用(萬元)3579.0百分率100％百分率103.8％2023/2/589第四節(jié)礦井開拓設計方案比較示例三、開拓方案經(jīng)濟比較

項目方案1方案3初期主井井筒／m副井井簡／m井底車場／m主石門／m運輸大巷／m275+20275+5100001700240+20240+510002701700后期主井井簡／m副井井筒／m井底車場／m主石門／m運輸大巷／m22522510008006000+7700260260210000+6006000+27700;第一、第三方案初期和后期工程量對比分析。表25-11建井工程量2023/2/590表25-8基建費用表方案方案一方案三項目工程量單價/元.m-1費用/萬元工程量單價/元·m-1費用/萬元初期主井井筒副井井筒井底車場主石門運輸大巷2952801000017003000300090080080088.584.090.00136.0260245100027017003000300090080080078.073.590.021.6136.0小計398.5399.1后期主井井簡副井井簡井底車場主石門運輸大巷2252251000800137003000300090080080067.567.590.064.01096.02602602000600214003000300090080080078.078.0180.048.01712.0小計1385.02096.0共計(初期+后期)1783.52495.12023/2/591表25-7生產(chǎn)經(jīng)營工程量表項目方案1項目方案3運輸提升／萬t.km工程量運輸提升/萬t.km工程量采區(qū)上山運輸一區(qū)段二區(qū)段三區(qū)段四區(qū)段2×983.04×4×0.174=1642.072×983.04×3×0.174=2131.552×983.04×2×0.174=821.042×983.04×l×0.174=410.52采區(qū)上山一水平一區(qū)段二區(qū)段三區(qū)段二、三水平一區(qū)段二區(qū)段1045.14×3×0.185=696.061045.14×2×0.185=464.041045.14×1×0.185=232.022×941.58×2×0.167=754.772×941.58×1×0.167=377.39大巷及石門運輸一水平二水平立井提升一水平二水平4915.05×2.25=13270.644915.05×3.05=17989.084915.05×0.275=1621.914915.05×0.5=2949.03一水平二水平三水平立井提升一水平二水平三水平4180.62×2.52=12642.]92824.74×2.25=7626.80282474×2.85=9660.614180.62×0.24=1204.022824.74×0.37=1254.182824.74×0.5=1694.84維護采區(qū)上山維護/萬·a·m2×6×2×870×12.38×10-4=31.02維護采區(qū)上山維護/萬·a·m6×2×740×10.7×10-4=11.402×6×2×500×7.54×10-4