第五节-矿井开拓设计方案比较示例

第二十五章 矿井开采设计第一节 矿井开采设计的依据建设一个矿井需要国家很多投资，消耗大量的人力、物力，关系到国民经济的发展，必须具备下列依据。一、设计任务书设计任务书（计划任务书），是生产管理部门向设计部门委托设计任务的一项指令性文件。设计任务书 规定了拟建项目的任务和设计内容、技术方向、设计阶段、设计原则、计划按排以及配套工程的发展计划与要求设计任务书主要内容(1)矿井建设目的在国民经济中的作用。(2)矿井建设规模。矿井主要产品的产量品种，全部和分期建设规模。(3)矿井建设根据地质资源，原材料、设备、动力的供应，劳动力和生活资料来源，产品的用途和用户。(4)矿井机械化程度。(5)矿井主要生产协作条件。所需资料和材料的数量、运输量和供应关系协议(或建议)资源的综合利用和“三废”治理要求特殊材料和设备供应建议交通运输、供电和供水方式铁路接轨和供电接线的协议以及城镇建设等设施(6)矿井主要设计原则。井筒位置矿井开拓方式通风方式产品的加工运输，工业与生活建筑地点和占用土地估算建设原则和建筑标准，职工单眷比防空、防洪和防震以及环境保护等要求矿井投产标准(分期投产或是一次设计一次投产)及建设工期(7)矿井设计效果。劳动定员、建设吨煤投资和总投资估算二、精查地质报告井田精查地质报告是矿井初步设计的基础。清楚井田境界内地质构造清楚储量明确煤质牌号及其用途准确的水文地质资料对地质条件特别复杂的小型煤矿及地方小煤矿，可用详查最终地质报告作为资源的依据。全矿井特别是第一水平必须有相当数量的高级储量(平衡表内的A+B级储量)三、国家总的建设方针、政策及有关规程和规范遵循国家正式颁发的与建设项目有关的方针政策、规程、规范和技术方向等；或国家对建设项目明确规定的有关文件。四、经批准的上一阶段设计确定的原则第二节 矿井开采设计的程序和内容一、矿井设计程序矿井设计的程序应为：根据批准后的矿区建设可行性研究报告进行矿区总体设计；矿区总体设计批准后进行矿井可行性研究；矿井可行性研究报告批准后进行矿井初步设计；矿井初步设计审批后进行矿井施工图设计。矿井初步设计的基本内容（1）矿井的位置、交通、地形、地貌、河流湖泊、沼泽分布及范围、气象及地震、水文、工农业、建筑材料概况，现有的供水、供电状况。地层、水文地质、主要地质构造、煤层赋存特征、用途、煤质；说明地质勘探程度及问题，开采影响的因素。（2）说明井田境界及划分依据，地质储量、可采储量、开采损失及计算方法，年工作制度、生产能力及依据。 (3)说明提出的几个主要开拓方案，并进行技术经济比较，阐明推荐开拓方案的主要内容及理由；确定井筒数目和位置，井筒断面，设计井底车场及硐室，验算井底车场通过能力；确定矿井提升及大巷运输方式，确定通风方式和通风系统，计算风量、风压及等积孔；选择矿井提升、运输、通风、排水、压气设备，并计算其能力；说明巷道掘进方法和支护形式，矿井降温措施及设备选型，说明预防井下灾害所需采取的措施及安全装备；选择采矿方法，确定巷道布置和开采工艺及采掘机械配备，确定移交生产和达到设计能力时的布置；确定采区或带区车场、装车点及硐室、煤和矸石运输和辅助运输方式及设备选型等。(4)说明煤质及用途，确定洗选加工工艺流程、地面生产系统及其各环节的设备和能力；排矸系统设备及矸石处理能力；机修厂、化验室和坑木场的设备及面积。(5)说明地面运输方式，设计运输线路(铁路及公路)、矿井装车站、桥梁和隧道、特殊路基防护措施、铁路经营管理方式等。(6)确定矿井工业场地总平面布置，说明平面布置、竖向布置及场内运输和防排水措施；说明风井工业场地的选定及平面布置，爆破材料库库址选择，工业场地的防洪排涝措施。(7)确定矿井供电电源、用电设备容量、井上下供配电系统、地面变电所位置、主要设备的控制、信号、照明、通讯及运输调度，矿井的安全和生产监控与计算机管理系统。(8)说明地面建筑设计需要的气象条件、工程地质及地震资料、建筑材料以及现场施工技术条件等。确定地面工业建筑物及其结构物，包括工业场地的建筑物及结构物，行政生活建筑及居住区规划、居住区总平面布置等。(9)确定全矿给水和排水，采暖、通风和供热，消防系统及设施，井下降尘洒水，井筒防冻以及地面生产系统的除尘。(10)确定矿井环境保护标准，说明环境保护的设计依据及有关要求、地表塌陷治理、矸石处理、污水处理、烟尘处理、噪声治理和垃圾处理等措施。说明工业卫生设施及有关管理办法、绿化规划、结构及设施、环境监测任务的范围及其内容、监测站的设置，环境管理及投资，环境保护存在的问题及建议。(11)计算矿井建设工程量，施工顺序、速度和工期，土建工程及施工顺序，说明并计算机电安装工程及其工程量，施工方法和顺序，工程综合排队和总工期。(12)编制矿井劳动定员、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。矿井初步设计是进行矿井建设的基本设计文件，在完成初步设计时，应提交下列文件：初步设计说明书；初步设计主要机电设备和器材目录；初步设计概算书；初步设计三材清册和附图。第三节矿井开采设计的原则和设计方法一、矿井开采设计的原则(1)提高设计水平，保证设计质量。贯彻国家的方针、政策、煤矿安全规程矿井设计在技术先进能适应国情能够缩短建设工期和节省投资生产时能取得最大的技术经济效果。(2)要保证合理的设计周期。合理的设计周期是提高设计质量的重要保证如果设计周期过于紧迫使设计考虑不周，设计返工，甚至隐患， (3)加强设计审批工作。设计文件一经批准，就具有法律性。任何单位和个人不经原审批单位同意，都无权更改批准设计中的重大设计原则。涉及一般设计的修改，亦必须经原设计单位同意由原设计单位进行，才能保证基本建设顺利地进行。避免由于任意修改设计，或不按设计施工，而造成经济损失或影响建设速度。二、矿井开采设计的步骤矿井开采设计主要应解决井田开采的技术方案和确定各项开采参数如确定井田开拓方式、新水平开拓延深方案、采准巷道布置及生产系统，选择采煤方法，确定阶段垂高、采区走向长度、采煤工作面长度以及各个系统的机电装备等。 选用的方案及参数在技术上是先进的采用了适合于该矿具体条件的先进技术有利于采用新技术、新工艺有利于实现生产过程的机械化及自动化有利于生产的集中化有利于提高资源采出率有利于加强生产技术管理，有利于安全生产。 经济上是合理的选用的方案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，矿井建设时间短，投资效果好，投资回收期短，利润高。 安全上是可靠的由于矿井地质条件的多样化和技术条件的复杂性，解决问题的性质、影响范围各不相同，开采设计方案可以采用不同的方法。在我国目前条件下，通常采用如下的方法步骤。(1)提出可行方案。首先要明确设计的内容、性质、要求，以及设计要达到的目标等；熟悉和掌握设计任务或设计所要解决的总体或局部课题中的内、外部条件，如井田的地质地形条件，交通情况及与邻近井田的关系等；根据井田的自然地质条件和采矿技术条件，深入细致地分析和研究设计中的有关问题，提出若干个在技术上可行的方案。(2)进行方案的技术比较对提出的可行方案进行详细的技术分析和粗略的经济比较，否定一些技术经济上比较容易鉴别是不合理的方案；将剩余的23个方案取长补短，使其更加完善；如果能够明显地判定出那一个方案最好，就可以确定其为最终采用的方案；如果不能明显地判定各方案在技术经济上的优劣，则必须对这23个方案进行详细的经济比较(3)进行方案的经济比较在进行开拓方案的经济比较时，要考虑下列费用：基本建设费，其中有：井巷开凿费；建筑物及结构物的修建费及一些特殊的设备费等；生产经营费，其中有巷道维护费；运输提升费；排水费；通风费等：(4)方案的多目标综合评价优选。在方案比较后，应对技术分析和经济比较的结果进行综合分析，权衡各方案的利弊，抓住关键问题，选择一个确实是各方案中能够较好地体现党的方针政策、技术上合理、经济效益高的方案。但是，应当指出，如将各方案的生产费用和基本建设费用简单相加后相比，以方案所需费用总额最小者确定为经济上最有利的方案，这突出了生产经营费用的作用(因为这与基本建设费用相比，生产经营费用的比重很大)，还不能够反映出方案的投资效果。因此，必须将有关因素都考虑进去，进行方案的多目标综合评价。例如，在某些情况下，虽然某一方案费用略高，但是初期投资少，建井工期短，可以早出煤，就可能是一个最优方案。所以，某一矿井开采设计的最后方案，还必须根据具体情况作出全面的综合分析比较后决定。(5)最后按设计任务书的要求，对方案作出详细的文字说明，并绘出设计图纸三、矿井开采设计方法设计方法的实质和基本内容(一)方案比较法方案比较法应用最广泛的方法。方案比较法的实质就是对不同的方案进行技术经济分析和对比，从中选出相对最优越的一种方案。1方案比较的内容应比较的主要项目和内容(1)工程量井巷工程量(井巷长度或掘进体积，硐室掘进体积)；地面建筑工程量(厂房及其他建筑物的建筑面积和结构物，轨道、管路、线路长度)；机电设备的安装工程量(设备台数或成套设备套数、管路和线路的长度)；其他工程量(占用的农田面积、平整土地石方数量)。(2)基本建设投资可分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其他工程的费用。在计算基建投资时，应当特别注意初期投资。(3)基本建设工期(4)机电设备及主要材料需用量(5)生产经营费用按矿井生产过程计算生产经营费用巷道维护费、运输费、提升费，通风费和排水费等(6)其他矿井生产能力，煤炭采出率，巷道掘进率，生产过程机械化程度等。2方案比较时的注意事项提出可行方案和技术分析是方案比较的重要步骤和基础，必须认真全面地研究各种条件和因素，不要遗漏方案；对方案中应当列入的对比项目，要进行反复核对，以免遗漏。(2)在进行经济计算时，只考虑重要项目的费用例如费用是几千万元，则几万元的数字比较意义就不大，可以不列入比较。(3)相同费用项目可以不比较；对影响不大、差别很小的费用项目也可不进行比较。对哪些项目是重要的、影响不大的或相同的，要进行具体分析。在通常情况下，重要项目包括井巷工程费、地面建设费、煤的运输提升费、井巷维护费；低瓦斯矿井的通风费、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。如果比较的方案是专门研究通风或排水问题，则必须进行比较。关于某项费用是否相同的问题，也应具体问题具体分析例如，两方案采用相同的井底车场及地面设施，当两方案井型相同时，可看作是相同的项目不予比较；但如两方案井型不同，则分摊于吨煤生产能力的投资就不同，不能认为是相同的项目，而必须进行全面的计算和比较。(4)生产经营费用，一般是按一个水平或全矿服务期间的消耗总值计算。各项费用单价必须比较可靠，适合比较方案的自然和技术条件，出自同一来源，尽可能使方案比较的数字和结果符合客观实际，否则，单价本身不准，比较结果失去意义。(5)在进行大的方案比较之前，相同类型的局部方案进行比较，求出合理的局部方案后，再进行整体的方案比较。(6)经济比较时基本建设费用与生产经营费用分别列出。基本建设费是以投资或贷款的形式集中拨发的，要考虑发挥投资效果；生产经营费用则是逐年列入成本付出的。应把基本建设费用的初期投资和后期投资分别列出，以利于全面分析经济效果，得出比较优越的方案。(7) 计算各方案的矿井建设期限缩短建设工期不仅可以提前为国家供应煤炭，还可节约施工费用。(8)各方案的差别以百分比表示，将总费用最小的方案定为100，其他各方案的费用与其相比较。如果各方案在经济上相差不大，就要根据技术上的优越性、初期投资的大小、施工的难易程度、建设期的长短、材料设备供应条件等因素，综合考虑。(9)由于原始资料不可能十分精确(例如费用单价、煤