矿业工程管理与实务(一级)-案例分析习题

矿业工程管理与实务(一级)-案例分析习题案例1背景资料：某国有重点煤矿新建项目，主井井筒净直径6.5m，井深680m，其中表土段厚度118m，为第四系松散冲积层，含3层厚度分别为8m、12m、15m的孔隙含水层；基岩段厚度562m，岩性以粉砂岩、细砂岩为主，井筒深度420~445m段为灰岩岩溶含水层，预计单位涌水量0.8m³/(h·m)。某矿建工程公司通过公开招标承接该主井井筒施工任务，合同约定工期14个月，包工包料，业主提供的地质资料仅供参考，地质风险由施工单位自行承担。施工单位编制的井筒施工方案如下：（1）表土段采用冻结法施工，冻结深度设计为进入基岩面以下5m，采用短段掘砌单行作业，段高2.5m，井壁为现浇C35钢筋混凝土，厚度450mm；（2）基岩段采用钻眼爆破法施工，短段掘砌混合作业，段高4.0m，炮眼深度4.2m，直眼掏槽，光面爆破，临时支护为锚喷，厚度50mm，永久支护为现浇C30素混凝土，厚度350mm；（3）基岩段排水采用工作面风动潜水泵配合吊桶排水，配置2台额定流量10m³/h的风动潜水泵。施工过程中发生以下事件：事件1：表土段施工至92m深度时，井帮侧移速率达到12mm/d（设计允许值为5mm/d），局部出现片帮，最大片帮深度0.8m。施工单位紧急采取架棚临时支护、缩短掘砌段高、加快混凝土浇筑速度等措施进行处置，累计造成工期延误12d，直接经济损失22万元。施工单位事后向业主提出工期和费用索赔，理由是业主提供的地质资料不准确，表土段粘土层强度低于设计值。事件2：基岩段施工至315m深度时，工作面超前探水发现涌水量达到42m³/h，施工单位未调整排水方案，仍采用原潜水泵排水方案施工。后续该段井壁混凝土浇筑过程中因工作面淋水过大，出现大面积蜂窝麻面、露筋现象，经第三方检测机构检测，该段井壁混凝土强度仅达到设计值的82%，厚度最大负偏差为50mm。监理单位下达停工整改通知，要求施工单位对不合格井壁进行返修处理，施工单位返修耗时9d，增加费用38万元。事件3：井筒施工至510m深度时，施工单位为赶进度，擅自将永久支护段高调整为4.5m，锚喷临时支护滞后工作面3m，被监理单位巡查时发现，要求施工单位立即整改，施工单位整改耗时2d，影响工期1d。问题：1.指出施工单位编制的主井井筒施工方案中存在的不妥之处，并说明正确做法。2.事件1中施工单位的索赔是否成立？说明理由。3.事件2中井壁质量不合格的主要原因是什么？井壁强度和厚度不合格应按什么程序进行处理？4.事件3中施工单位的做法存在哪些安全隐患？说明理由。案例2背景资料：某新建矿井设计年生产能力1.2Mt，采用立井开拓方式，布置主井、副井、回风井三个井筒，井底车场为环形式，首采区为一采区，位于井田东部。业主与某矿建集团签订了矿井建设总承包合同，合同约定总工期38个月，工期奖罚标准为5万元/d。施工单位编制的矿井建设施工进度计划工作逻辑及持续时间如下表：工作代号工作内容持续时间（月）紧前工作A主井井筒施工10-B副井井筒施工12-C回风井井筒施工11-D主副井短路贯通1A、BE主井临时改绞2DF副井永久装备5DG井底车场及硐室施工10EH主井永久装备4GI回风井与井底车场贯通2C、GJ一采区巷道施工7IK首采工作面安装3JL联合试运转1H、K事件1：副井井筒施工至220m深度时，因业主提供的地质资料遗漏了一厚度为8m的灰岩岩溶含水层，导致工作面突水，副井井筒施工暂停，处理突水耗时3个月，增加费用120万元。施工单位按程序提出了工期索赔和费用索赔。事件2：回风井井筒施工过程中，因施工单位自行采购的冻结管质量不合格，导致冻结壁交圈延误，回风井井筒施工延误2个月，增加费用80万元。事件3：井底车场施工时，施工单位为赶工期，采用多头掘进的方式，将井底车场施工工期压缩了2个月，增加赶工费用60万元。问题：1.根据背景资料给出的工作逻辑关系，绘制双代号网络图，计算原计划总工期并指出关键线路（用工作代号表示）。2.事件1中施工单位的索赔是否成立？说明理由，索赔工期和费用分别为多少？3.事件2和事件3对总工期分别有什么影响？说明理由。4.为确保矿井按合同工期完工，施工单位可采取哪些进度调整措施？结合本项目说明。案例3背景资料：某金属矿斜井工程，坡度16°，斜长1420m，净断面12.6㎡，设计采用锚网喷支护，锚杆规格为Φ20mm×2000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1000mm×1000mm，每根锚杆采用2卷Z2360树脂锚固剂，抗拔力设计值为80kN；钢筋网采用Φ6mm圆钢，网格100mm×100mm；喷射混凝土强度等级C25，厚度120mm。施工单位承接该工程后，组建了项目部，配备了项目经理、技术负责人、专职安全员等管理人员。施工过程中发生以下事件：事件1：斜井施工至680m位置时，工作面爆破后，施工班组未进行敲帮问顶即开始出矸作业，作业过程中顶板突然掉落一块体积约0.6m³的矸石，造成1名作业人员当场死亡，1人重伤，直接经济损失450万元。事故调查发现：（1）该段岩层为破碎页岩，层理发育，稳定性差，业主提供的地质资料显示该段为中等稳定砂岩；（2）施工单位未编制过破碎带的专项施工方案，也未进行书面技术交底；（3）锚杆施工质量不合格，现场抽查10根锚杆的抗拔力，平均值为72kN，最低值为62kN；（4）喷射混凝土厚度抽查20个点，平均厚度为95mm，最小厚度为60mm；（5）当班专职安全员请假，由班组长兼职负责安全检查。事件2：斜井施工至1200m位置时，监理单位组织进行分部工程质量验收，发现锚杆外露长度普遍为30~50mm（设计要求为10~20mm），喷射混凝土表面平整度偏差最大为80mm，要求施工单位整改。问题：1.事件1中的安全事故属于哪个等级？说明判定依据。2.分析事件1中事故发生的直接原因和间接原因。3.指出事件1中锚杆和喷射混凝土的质量存在哪些问题？说明锚杆抗拔力的合格标准。4.事件2中监理单位要求整改的内容是否合理？说明理由。案例4背景资料：某煤矿采区巷道工程，业主与某矿建公司签订了施工承包合同，合同约定：（1）工程内容包括2000m轨道上山、1800m运输上山及相关硐室，总工期10个月；（2）采用固定单价合同，轨道上山综合单价为1350元/m，运输上山综合单价为1280元/m，硐室工程总价为260万元；（3）工程量偏差超过±15%时，超出部分的综合单价调整系数为0.9（工程量增加）或1.1（工程量减少）；（4）预付款为合同总价的20%，从第3个月开始，分4个月等额从进度款中扣回；（5）质量保证金为合同总价的3%，从每月进度款中按3%的比例扣留，缺陷责任期满后返还；（6）人工、材料价格波动不超过±5%时不予调整，超过部分按实调整。合同签订后，施工单位编制了进度计划，每月计划完成轨道上山200m、运输上山180m，硐室工程在第3~7个月施工，每月完成52万元。施工过程中发生以下事件：事件1：因设计变更，轨道上山实际长度调整为2350m，运输上山实际长度调整为1620m，硐室工程量不变。事件2：第4个月施工时，遇到业主未探明的断层破碎带，施工单位采取超前支护措施，导致轨道上山当月仅完成150m，运输上山完成120m，增加费用18万元，工期延误10d。施工单位按合同约定提出了费用索赔和工期索赔。事件3：第6个月时，钢材价格较投标时上涨了8%，当月轨道上山完成220m，运输上山完成200m，硐室完成52万元，经测算，钢材费用占当月完成工程价款的35%。截至第6个月末，施工单位统计的相关费用数据如下：拟完工程计划费用为920万元，已完工程计划费用为865万元，已完工程实际费用为942万元。问题：1.计算该工程的原合同总价和实际总造价（暂不考虑索赔、调价及质保金）。2.事件2中施工单位的索赔是否成立？说明理由。3.计算第6个月施工单位应得的进度款（考虑预付款扣回、质保金扣留、材料调价）。4.计算截至第6个月末的费用偏差（CV）、进度偏差（SV）、费用绩效指数（CPI）、进度绩效指数（SPI），并分析费用和进度状况。5.针对第6个月末的进度偏差，施工单位可采取哪些成本控制措施？案例5背景资料：某露天铁矿项目，设计年生产能力400万吨，开采深度230m，采用台阶式开采，台阶高度12m，最终坡面角55°，采用深孔爆破开采，炸药选用铵油炸药，毫秒延期电雷管起爆，自卸汽车运输，采场最终边坡采用锚杆+框架梁+喷射混凝土支护。施工单位承接该项目后，编制了施工组织设计和专项施工方案，其中爆破工程专项方案的部分内容如下：（1）爆破参数：炮孔直径150mm，炮孔深度13.5m（超深1.5m），最小抵抗线4m，孔距5m，排距4m，单位炸药消耗量0.45kg/m³，单孔装药量120kg，一次爆破总药量为18t，采用逐孔起爆方式。（2）安全防护：爆破警戒距离设定为200m，在警戒边界设置3个警戒岗哨，爆破前发出三次预警信号，爆破后5min即可进入爆破区检查。（3）边坡管理：施工过程中，每形成2个台阶进行一次边坡位移监测，监测点沿边坡走向每50m布置一个，监测频率为每月1次。施工过程中发生以下事件：事件1：第一次爆破作业后，发现飞石最远飞至距离爆破点260m的位置，砸坏了布置在距离爆破点220m处的临时材料库屋顶，造成直接经济损失8万元。施工单位认为是个别飞石的正常现象，未进行整改。事件2：施工至第12个台阶时，为加快施工进度，施工单位将台阶高度调整为15m，坡面角调整为62°，减少了边坡支护的工程量，被监理单位发现后要求停工整改，施工单位整改耗时5d，增加费用25万元。事件3：项目配套的尾矿库工程，设计总库容850万m³，坝高42m，施工单位编制了尾矿库施工专项方案，经项目经理审批后即组织施工，被当地应急管理部门责令停工整改。问题：1.指出爆破工程专项方案中存在的不妥之处，并说明正确做法。2.事件1中飞石事故的主要原因是什么？露天深孔爆破飞石的安全距离应如何确定？3.事件2中施工单位的做法存在哪些安全隐患？说明露天矿边坡管理的主要内容。4.事件3中应急管理部门责令停工整改的原因是什么？说明尾矿库等别划分及专项方案的审批要求。参考答案案例1参考答案1.施工方案中存在的不妥之处及正确做法：（1）不妥之处：冻结深度设计为进入基岩面以下5m。正确做法：冻结深度应穿过表土含水层、基岩风化带，进入稳定的不透水基岩不少于10m，确保冻结壁封闭所有含水层。（2）不妥之处：基岩段仅配置2台10m³/h风动潜水泵作为排水设施。正确做法：当工作面涌水量大于10m³/h时，应配置吊泵排水；针对420~445m段的灰岩含水层，应提前编制工作面预注浆堵水方案，当涌水量大于40m³/h时应采取预注浆堵水措施。（3）不妥之处：基岩段临时支护仅明确50mm厚锚喷，未明确锚杆参数，且未说明临时支护紧跟工作面的要求。正确做法：应明确临时支护的锚杆规格、长度、间排距、喷射混凝土强度等参数，且临时支护必须紧跟工作面，距离工作面不得大于1.5m。2.事件1中施工单位的索赔不成立。理由：合同明确约定业主提供的地质资料仅供参考，地质风险由施工单位自行承担；表土段粘土层强度偏低属于施工单位应预判并承担的地质风险范畴，因此工期和费用索赔均不成立。3.（1）井壁质量不合格的主要原因：①工作面涌水量达42m³/h，施工单位未采取有效的堵水、排水措施，导致混凝土浇筑过程中淋水过大，水泥浆被冲刷，水灰比失控，强度降低；②淋水直接冲击模板内的混凝土，造成骨料分离，出现蜂窝麻面、露筋、厚度不足等缺陷；③施工单位未针对涌水情况调整混凝土浇筑工艺，未采取截水、导水、接茬防水等配套措施。（2）质量不合格的处理程序：①施工单位提交质量问题调查报告及技术处理方案，经设计、监理、建设单位审核同意后实施；②经有资质的检测单位检测鉴定能够达到设计要求的，可予以验收；③检测鉴定达不到设计要求，但经原设计单位核算认可能够满足结构安全和使用功能的，可予以验收；④经核算不满足安全要求的，应采取返修、加固或返工处理，处理完成后重新组织验收；⑤经返修或加固处理仍不能满足安全使用要求的，严禁验收。4.存在的安全隐患及理由：（1）擅自将永久支护段高调整为4.5m，超出设计4.0m的要求，导致围岩暴露时间延长、暴露面积增大，围岩稳定性下降，易引发片帮、冒顶事故。（2）锚喷临时支护滞后工作面3m，不符合短段掘砌混合作业临时支护紧跟工作面的要求，工作面空顶距离过大，顶板无有效支护，极易发生顶板坠落事故。案例2参考答案1.（1）双代号网络图绘制如下（文字表述节点逻辑）：节点①为起点，分别引出工作A（箭线指向节点②）、工作B（箭线指向节点③）、工作C（箭线指向节点⑦）；节点②和节点③共同引出工作D（箭线指向节点④）；节点④分别引出工作E（箭线指向节点⑤）、工作F（箭线指向节点⑥）；节点⑤引出工作G（箭线指向节点⑧）；节点⑧分别引出工作H（箭线指向节点⑫）、工作I（箭线指向节点⑨）；节点⑦和节点⑧共同引出工作I（箭线指向节点⑨）；节点⑨引出工作J（箭线指向节点⑩）；节点⑩引出工作K（箭线指向节点⑪）；节点⑪和节点⑫共同引出工作L（箭线指向终点节点⑬）。（2）原计划总工期：通过节点法计算，总工期为38个月。（3）关键线路：B→D→E→G→I→J→K→L。2.事件1中施工单位的索赔成立。理由：副井突水是由于业主提供的地质资料遗漏含水层导致，属于业主应承担的责任，而非施工单位原因；且副井井筒施工（B工作）为关键工作，延误将直接影响总工期。索赔工期为3个月，索赔费用为120万元。3.（1）事件2对总工期无影响。理由：回风井井筒施工（C工作）为非关键工作，总时差为14个月（G工作最早开始时间25个月减去C工作最早完成时间11个月），施工单位自身原因导致的2个月延误远小于总时差，不影响总工期。（2）事件3可使总工期缩短2个月。理由：井底车场及硐室施工（G工作）为关键工作，压缩其工期2个月将直接缩短关键线路总时长，因此总工期缩短2个月。4.施工单位可采取的进度调整措施：（1）压缩关键工作持续时间：针对后续关键工作（如一采区巷道施工、首采工作面安装），增加人员、设备投入，采用两班或三班制作业，压缩关键线路工期；（2）调整工作逻辑关系：将顺序作业调整为平行作业或搭接作业，如一采区轨道巷与回风巷平行施工，部分硐室与巷道施工搭接进行；（3）优化施工方案：采用更先进的施工工艺和设备，如岩巷掘进采用综掘机替代钻爆法，提高施工效率；（4）加强资源调配：优先保障关键线路工作的人员、材料、设备供应，避免因资源短缺导致工期延误。结合本项目，事件1导致总工期延误3个月，事件3压缩2个月，仍有1个月工期缺口，可通过压缩一采区巷道施工或首采工作面安装的工期进行调整。案例3参考答案1.事件1中的安全事故属于一般事故。判定依据：根据《生产安全事故报告和调查处理条例》，造成3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接经济损失的事故为一般事故。本次事故造成1人死亡、1人重伤，直接经济损失450万元，符合一般事故的判定标准。2.（1）直接原因：①施工班组爆破后未进行敲帮问顶，作业人员在未确认顶板安全的情况下进入工作面出矸，违反了顶板管理规定；②该段岩层为破碎页岩，稳定性差，锚杆和喷射混凝土施工质量不合格，未起到有效支护作用，导致顶板矸石坠落。（2）间接原因：①施工单位未针对破碎岩层编制专项施工方案，未进行书面技术交底，作业人员对地质条件变化无应对措施；②安全管理不到位，当班专职安全员脱岗，由班组长兼职安检，未履行安全检查职责；③施工单位质量管控体系失效，锚杆、喷射混凝土施工质量未按规定检验，不合格工程未及时发现和整改；④施工单位对地质资料变化重视不足，未根据实际围岩情况调整支护参数。3.（1）质量问题：①锚杆抗拔力不合格：抽查10根锚杆抗拔力平均值为72kN，低于设计值80kN；最低值为62kN，低于设计值的90%（72kN）；②喷射混凝土厚度不合格：平均厚度95mm，小于设计值120mm；最小厚度60mm，小于设计厚度的90%（108mm）。（2）锚杆抗拔力合格标准：锚杆抗拔力的平均值不应小于设计值，最低值不应小于设计值的90%。4.监理单位要求整改的内容合理。理由：（1）锚杆外露长度设计要求为10~20mm，现场实测30~50mm，超出规范允许偏差范围（不大于50mm？不，设计要求10~20mm，实测最大50mm，不符合设计要求，且锚杆外露过长会影响喷射混凝土支护效果，存在安全隐患；（2）喷射混凝土表面平整度偏差最大为80mm，超出规范允许的50mm要求，平整度不合格会影响围岩受力均匀性，也不符合质量验收标准，因此必须整改。案例4参考答案1.（1）原合同总价：轨道上山价款：2000m×1350元/m=270万元运输上山价款：1800m×1280元/m=230.4万元硐室价款：260万元原合同总价：270+230.4+260=760.4万元（2）实际总造价：①轨道上山实际长度2350m，工程量增加比例：(2350-2000)/2000=17.5%>15%，超出部分调整单价。不调价部分工程量：2000×(1+15%)=2300m调价部分工程量：2350-2300=50m轨道上山实际价款：2300×1350+50×1350×0.9=310.5+6.075=316.575万元②运输上山实际长度1620m，工程量减少比例：(1800-1620)/1800=10%<15%，不调整单价。运输上山实际价款：1620×1280=207.36万元③硐室价款不变，为260万元实际总造价：316.575+207.36+260=783.935万元2.事件2中施工单位的索赔成立。理由：断层破碎带属于业主未探明的地质条件变化，是业主应承担的风险，而非施工单位原因；且断层破碎带导致的费用增加和工期延误均应由业主承担，因此费用和工期索赔均成立。3.第6个月进度款计算：（1）当月完成工程价款（计划单价）：轨道上山：220m×1350元/m=29.7万元运输上山：200m×1280元/m=25.6万元硐室工程：52万元当月已完工程计划价款：29.7+25.6+52=107.3万元（2）材料调价增加费用：钢材价格上涨8%，超出5%的部分（3%）予以调整，钢材占比35%。调价增加额：107.3×35%×(8%-5%)=107.3×0.35×0.03≈1.13万元（3）当月应结算工程款（含调价）：107.3+1.13=108.43万元（4）质保金扣留：108.43×3%≈3.25万元（5）预付款扣回：预付款总额=760.4×20%=152.08万元，分4个月等额扣回，每月扣回152.08/4=38.02万元；第6个月为预付款扣回的第4个月（第3、4、5、6月），当月扣回38.02万元。（6）当月应得进度款：108.43-3.25-38.02=67.16万元4.（1）费用偏差CV=已完工程计划费用-已完工程实际费用=865-942=-77万元CV<0，说明费用超支77万元。（2）进度偏差SV=已完工程计划费用-拟完工程计划费用=865-920=-55万元SV<0，说明进度滞后55万元（或进度滞后）。（3）费用绩效指数CPI=已完工程计划费用/已完工程实际费用=865/942≈0.918CPI<1，说明费用超支，实际费用超出计划费用。（4）进度绩效指数SPI=已完工程计划费用/拟完工程计划费用=865/920≈0.940SPI<1，说明进度滞后，实际进度慢于计划进度。5.成本控制措施：（1）优化施工方案，选择经济合理的施工工艺，降低施工成本；（2）加强施工任务单和限额领料单管理，控制人工、材料消耗；（3）提高施工效率，加快关键工作进度，减少工期延误带来的成本增加；（4）加强质量管理，减少返工、返修费用，降低质量成本；（5）合理调配资源，提高设备利用率，减少窝工和闲置费用。案例5参考答案1.爆破专项方案的不妥之处及正确做法：（1）不妥之处：爆破警戒距离设定为200m。正确做法：露天深孔爆破的飞石安全距离应通过设计计算确定，且最小不得小于200m；本项目一次爆破总药量18t，应根据爆破参数、地形条件等计算警戒距离，且应适当预留安全余量，警戒距离不得小于设计计算值。（2）不妥之处：爆破后5min即可进入爆破区检查。正确做法：爆破后应至少等待15min（露天深孔爆破），待炮烟吹散后，由专人进入爆破区检查有无盲炮、危石等，确认安全后方可解除警戒。（3）不妥之处：仅设置3个警戒岗哨。正确做法：警戒岗哨应覆盖所有通往爆破区的道路、通道，确保警戒范围内无无关人员，岗哨数量应根据现场地形和通道数量确定，不得遗漏。（4）不妥之处：边坡监测频率为每月1次，每2个台阶监测一次。正确做法：露天矿边坡监测频率应根据边坡稳定情况确定，施工期间每形成1个台阶应进行1次监测，且降雨、爆破后应增加监测频次；边坡出现异常时应