煤矿开采学第21章-矿井开采设计

（四）矿井初步设计
矿井初步设计是在井田精查地质勘探对煤层赋存情况及开采条件取得全面了解的 基础上，以及对矿井进行可行性研究后，进一步通过技术经济分析、计算后而确定的。 审批后的初步设计文件成为控制投资、提供设备订货清单、征购土地的依据。
（五）施工图设计
施工依据，根据已批准的初步设计所确定的原则、技术要求、建设标准等而进行 图纸设计工作。并据此编制施工图预算，设计部门与施工单位配合、协作，使设计成 果既便于施工，又利于生产，经济合理。 信息化施工：根据定期的监测结果，边施工，边修改设计
一般以年为周期，相应的折算费用为“年折算费用”。
S = C + E0K
式中： S——年折算费用(吨煤年折算费用)；
C——年内生产经营费用总和(吨煤成本费用)；
E0——标准投资效果系数(0.1~0.12)； K——全部或计算项目的基本建设投资总和(或吨煤投资费用)
把方案比较中的“二元值”（基建投资与生产经营费用）变为“一元值”（计 算费用），反映了经济效果的综合性指标，简化了经济比较的工作量。
明、通讯、调度；矿井安全、生产监控及计算机管理系统。
（9）地面建筑（工业广场建筑、行政、生活建筑）规划、总平面布置等。
（10）确定全矿给水、排水、采暖、通风、消防系统及设施，井上下除尘措施等。 （11）环境保护 确定环保标准，地面塌陷区治理，矸石、污水、烟尘、噪声、垃 圾等的处理措施等。绿化规划，环境监测范围及内容等。
（一）方案比较法
1、方案比较的内容
（1）工程量 井巷工程量（井巷长度或掘进体积、硐室掘进体积等）、地面建筑工程量、机 电设备安装工程量（设备台数、管路和线路的长度）、其他工程量（占用农田面积、 平整土地石方数）。 （2）基本建设投资 井巷、地面建筑、设备安装等费用，注意初期投资。 （3）基本建设工期 （4）机电设备及主要材料需用量 （5）生产经营费用 巷道维护费用、运输提升费用、通风费、排水费等。 （6）其他方面（生产能力、煤炭回收率、巷道掘进率等）
生产时期有年经营费用指标、劳动生产率指标、原材料消耗指标等。 评价矿井开采设计的最优化准则一般有：生产费用、吨煤成本、基建投资、
初期投资、折算费用、劳动生产率、矿井生产能力等多个因素。
目前常用的基本准则（作为主要准则用于编制经济数学模型进行矿井开采优
化设计）有:(1) 折算费用法；(2) 投资回收期法；(3) 劳动生产率；(4) 吨煤投资和吨 煤成本；(5) 利润和多目标决策等。
（5）在进行大的方案比较前，可先比较一些相同类型的局部方案，求出合理的局 部方案后，再比较整体方案。 （6）经济比较时，将基本建设费与生产经营费分别列出。基本建设费用是以国家 投资形式集中拨出的，要考虑发挥整体投资效果，确保国家增加利润和税收；生产 经营费则是列入每年的成本而付出的。 （7）列出各方案的矿井建设工期，作为方案比较的一个因素，缩短工期可早出煤 炭，同时又可节约施工费。 （8）总费用最小的方案定为100%，其他方案费用与其相比较，差别以百分比表示。 若两方案的费用差额不超过10%，则认为经济上是等相的（因为原始资料不可能十 分准确）。 （9）各方案最终综合评价时，要正确认识各影响因素在方案中的重要性程度。经 济评价是确定方案的主要标准，但不是唯一标准。
பைடு நூலகம்
（二）统计分析法
根据现有矿井的实际情况，针对需要解决的问题进行调查统计，分析某些技 术参数间的关系、某些参数的合理平均值或取值范围。 例如：统计一定条件下工作面长度与技术经济指标间的关系；统计一定条件 下的巷道维护费用，以确定类似条件下的费用参数。统计分析现有矿井的平均先
进的技术经济指标，作为设计类似矿井的参考依据。
（3）矿井开拓 提出几个开拓方案，对开拓方案进行技术经济比较，选择相对最优方案，并阐 明所选方案的主要内容及选择理由。
确定井筒数目和位置、井筒断面、设计井底车场及硐室。 选择采煤方法，确定采区巷道布置、采掘机械配备选型、采区车场、采区煤矸 运输、辅助运输及设备选型等。 巷道掘进及支护，通风方式及通风系统、计算风量、风压、风速等、降温措施 及设备选型；说明井下预防灾害所需采取的措施及安全装备。
开采方式及销售流向。
4.机械化程度 矿井的机械化装备水平与煤层埋藏特征、井型大小、设备供应和国家经济状 况等有密切联系，故必须论证说明。
另外还包括：产品产量与品种、工业与生活建筑、劳动定员、投资估算等。
对于改扩建项目：计划任务书还应包括：原有和现有地质资源情况、当前生
产情况以及原有固定资产利用程度、现有生产潜力发挥情况。
毕业设计指导书——综合版.doc
设计说明书1份（A4纸不少于100页）；大图4张
1）矿井通风系统图（含开拓掘进和回采）
2）矿井通风困难时间系统及网络图
3）矿井通风容易时间系统及网络图
毕业设计开始前，开题报告（12周左右）
第三节 矿井开采设计方法及评价准则
一、确定矿井开采设计方案的方法
矿井设计包括多项内容：井田开拓、采区准备、采煤方法、巷道掘进、矿井 提升运输、通风、排水、动力供应等。 确定设计方案的原则：技术先进、经济合理、安全可靠。 技术先进指的是生产系统简单，机械化程度高，生产集中化，有利于提高
3.方案比较应注意的问题
（1）全面认真地研究各种条件及因素；不要遗漏方案；方案中应当对比的项 目，要进行反复核对，以免遗漏。
（2）经济计算时，只考虑重要项目的费用；项目费用的重要程度是相对的， 几千万－几万。 一般情况下，重要项目包括井巷工程费、地面建设费、煤炭运输提升费、井巷 维护费。
（3）相同项目费用可不比较；影响不大，差别很小的费用项目也可不比较。 具体问题具体分析，如低瓦斯矿井的通风费及涌水量小的矿井的排水费可作为 影响不大的项目不予计算。 （4）生产经营费单价选取要可靠，尽可能使方案比较的数学与结果符合实际。 否则单价不准确，比较结果也无意义。
一方面采矿问题十分复杂，要得到大量同类可比的统计资料比较困难，对于 条件多样，影响因素复杂的技术方案，不宜采用统计分析法；另一方面，从现有
生产矿井的经验教训来看，总结某些开采参数，还是可行的，因此可作为一种辅 助方法。
二、矿井开采设计的最优化准则
矿井开采设计的最优化准则是衡量矿井某项决策在技术、经济和社会等方面的 合理性尺度。 矿井建设方案所包括的技术经济指标是多方面的。在建设时期有投资指标、在
2．方案比较法的步骤
（1）提出可行方案进行技术比较
根据井田的自然地质条件和采矿技术条件 ，深入研究设计中的有关问题，提 出几个在技术上可行的方案，进行技术分析，否定明显有问题的方案，将剩余的
2-3个方案进行完善，若能明显判断哪个方案最好，就可直接确定最终方案，否则 要进行经济比较。
（2）经济比较 经济计算与比较，考虑以下费用：①基本建设费：井巷工程开凿费、建筑物 及结构物的修建费、特殊设备费 ②生产经营费（巷道维护费、排水费、运输提升 费、通风费等）。 （3）技术、经济比较后，确定合理的矿井开拓方案。 综合分析评价、权衡各方案利弊、抓住关键问题 （4）根据设计任务要求，写出详细的文字说明，绘图。
（12）计算矿井建设工程量，施工顺序、速度及工期；说明并计算机电安装工程及 工程量。
（13）编制矿井劳动定员、原煤成本估算、技术经济分析以及总概算，编制矿井主
要技术经济指标。（经济部分）
第二节
安全工程专业本科毕业设计内容（通风）
安全工程专业本科毕业设计一般做矿井通风设计、瓦斯抽 采设计、防突专项设计、瓦斯地质编图、安全评价和项目 研究报告等。
1、折算费用法（计算费用法）
在技术方案费用中，包括基建投资和生产经营费两部分，二者性质不同，前者属 于一次性支出，非一次性消耗；后者属于经常性支出，一次性消耗。利用投资效果系
数（折算比率）将各方案中基本建设投资折算成和生产经营费类似的费用，然后与生 产经营费相加，得到一个“折算费用”的数值。选择数值最小者作为最优方案。
规划等，应做好协调工作，经过批准的矿区开发可行性研究，可作为与有关部门 签定协议的依据，也是编制矿区总体设计计划任务书的依据。
（二）矿区总体设计
矿区开发总体部署，合理进行井田划分及矿区规模决策，还要对矿区辅助企业、
文教、卫生等统一安排，比可行性研究更具体。
（三）矿井可行性研究
预测市场对煤的需求情况，分析煤炭资源及地质条件，确定生产能力，根据国 情选择开拓方案，确定工业场地总平面布置及环保方案，对建设项目的经济效果进 行总评价。为编制矿井计划任务书及初步设计提供依据。
（4）确定矿井提升及大巷运输方式，选择提升、运输、通风、排水、压气设备。
（5）说明煤质及用途，煤的加工，确定煤的生产工艺流程，地面生产系统及各环 节的设备、能力；排矸系统及处理能力。
（6）地面运输方式，设计运输线路（铁路及公路）、矿井装车站等。 （7）确定工业广场总平面布置，防洪排涝措施等。 （8）确定矿井电源，用电设备容量，井上下供配电系统，电机车运输、信号、照
（一）矿区开发可行性研究
（1）从技术经济上分析、论证、研究矿区开发的可行性。 （2）确定井田划分、矿区建设规模及矿井工程建设顺序。 （3）确定煤炭是否加工、产品用途等，矿区附属企业及矿区行政、文教、医疗等。 （4）确定矿区内、外部交通、供电、通讯、给水、排水、环保等的可行性方案。 （5）矿区劳动定员及投资估算等。 矿区建设涉及电力部门的电网规划、运输方面涉及到铁路、交通部门的路网
（四）经批准的上一阶段设计确定的原则
井田划分、井型、开拓方式、设备选型等。
二、矿井设计程序
煤矿建设必须严格按照基本建设程序办事，在建设前应有矿井开采设计。矿
井开采设计是综合性设计（即系统工程）：主要包括矿井开拓部署、井巷布置、 生产系统、辅助环节、安全措施等，既要在总体上对各个环节的相互配合进行部 署，又要对局部每一个细节有详细的设计，便于施工。 一般设计程序：矿区可行性研究→矿区总体设计→矿井可行性研究→矿井 初步设计→施工图设计。
对于自筹资金基建项目：注明资金、材料、设备的来源等。
（二）井田精查地质报告
为矿井初步设计提供可靠资源储量的依据。保证井田境界和矿井井型不会因 地质资料不准而发生重大变化。可靠的地质资料，全矿井特别是第一水平应有 相当数量的高级储量。
（三）国家建设方针、政策及有关规程、规范
煤炭工业矿井设计规范、煤矿安全规程等。
2、投资回收期法
在设计方案中，用节约的经费来回收追加投资的年限，以此作为评价方案技术经济效果 的方法。
T
K K1 K 2 C C2 C1
式中： K1、K2——第一、二方案的投资总额(吨煤投资)；
C1、C2——第一、二方案的年成本总额(吨煤成本)； T——投资回收期，a；
第二十一章
矿井开采设计
基本流程：（1）可行性研究→（2）根据计划任务书进行矿井初步设计→（3） 施工图设计
第一节 矿井开采设计程序和内容
一、矿井设计的依据
（一）矿井设计任务书
矿井设计任务书：是生产管理部门向设计部门委托设计任务的指令性文件。
矿井设计任务书内容：规定拟建项目的任务和设计内容、技术方向、设计阶 段、设计原则、计划安排以及配套工程的发展计划与要求等，主要内容如下： 1.建设目的 说明该项目在国民经济中的作用。 2.建设规模 说明建设项目的井型，井型确定依据及技术经济合理性。 3.建设根据 地质资源资料、原材料、设备、动力供应、运输、技术人员及劳动力来源、
资源回收率，有利于安全生产；吨煤生产能力的基建投资少，特别是初期投资 少，劳动生产率高，吨煤生产费用低等。 经济合理指的是所选用的方案吨煤生产能力的基本建设投资少，特别是初 期投资少，劳动生产率高，吨煤生产费用低，矿井建设时间短，投资效果好， 投资回收期短，利润高。 确定矿井开采设计方案的方法主要有：方案比较法、统计分析法、技术标 定法（标准定额法）、数学分析法以及经济－数学规划法等。
三、矿井初步设计的内容
（1）矿井概述及地质特征
位置、交通、地形地貌、气象、地震等级、水文、工农业、水、电源等；煤层 地层、地质构造、煤层赋存情况、煤（岩）特征；瓦斯、煤尘、煤的自燃性等。 （2）井田境界及储量 说明井田境界及划分依据，井田内各可采煤层的地质储量，计算矿井及各水平
的可采储量，安全煤柱留设及计算方法；说明矿井的生产能力及确定依据。