1、第二十五章 礦井開采設(shè)計第一節(jié) 礦井開采設(shè)計的依據(jù)建設(shè)一個礦井需要國家很多投資，消耗大量的人力、物力，關(guān)系到 國民經(jīng)濟的發(fā)展，必須具備下列依據(jù)。一、設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書 (計劃任務(wù)書)，是生產(chǎn)管理部門向設(shè)計部門委托設(shè)計任 務(wù)的一項指令性文件。設(shè)計任務(wù)書 規(guī)定了擬建項目的任務(wù)和設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)方向、設(shè) 計階段、設(shè)計原則、計劃按排以及配套工程的發(fā)展計劃與要求 設(shè)計任務(wù)書主要內(nèi)容(1) 礦井建設(shè)目的在國民經(jīng)濟中的作用。(2) 礦井建設(shè)規(guī)模。礦井主要產(chǎn)品的產(chǎn)量品種，全部和分期建設(shè)規(guī)模。(3) 礦井建設(shè)根據(jù)地質(zhì)資源，原材料、設(shè)備、動力的供應(yīng)，勞動力和生活資料來 源，產(chǎn)品的用途和用戶。(4) 礦井機械化程度

2、。(5) 礦井主要生產(chǎn)協(xié)作條件。所需資料和材料的數(shù)量、運輸量和供應(yīng)關(guān)系協(xié)議 資源的綜合利用和“三廢”治理要求 特殊材料和設(shè)備供應(yīng)建議交通運輸、供電和供水方式 鐵路接軌和供電接線的協(xié)議以及城鎮(zhèn)建設(shè)等設(shè)施(6) 礦井主要設(shè)計原則。井筒位置礦井開拓方式通風(fēng)方式產(chǎn)品的加工 運輸，工業(yè)與生活建筑地點和占用土地估算 建設(shè)原則和建筑標(biāo)準(zhǔn)，職工單眷比 防空、防洪和防震以及環(huán)境保護等要求 礦井投產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) ( 分期投產(chǎn)或是一次設(shè)計一次投產(chǎn)(7) 礦井設(shè)計效果。勞動定員、建設(shè)噸煤投資和總投資估算二、精查地質(zhì)報告井田精查地質(zhì)報告是礦井初步設(shè)計的基礎(chǔ)。 清楚井田境界內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造清楚儲量(或建議) 及建設(shè)工期明確煤質(zhì)牌號及其

3、用途 準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料對地質(zhì)條件特別復(fù)雜的小型煤礦及地方小煤礦， 可用詳查最終地 質(zhì)報告作為資源的依據(jù)。全礦井特別是第一水平必須有相當(dāng)數(shù)量的高級儲量（ 平衡表內(nèi)的A+B級儲量）三、國家總的建設(shè)方針、政策及有關(guān)規(guī)程和規(guī)范遵循國家正式頒發(fā)的與建設(shè)項目有關(guān)的方針政策、規(guī)程、規(guī)范和 技術(shù)方向等；或國家對建設(shè)項目明確規(guī)定的有關(guān)文件。四、經(jīng)批準(zhǔn)的上一階段設(shè)計確定的原則第二節(jié) 礦井開采設(shè)計的程序和內(nèi)容一、礦井設(shè)計程序礦井設(shè)計的程序應(yīng)為： 根據(jù)批準(zhǔn)后的礦區(qū)建設(shè)可行性研究報告進行 礦區(qū)總體設(shè)計 ； 礦區(qū)總體設(shè)計批準(zhǔn)后進行 礦井可行性研究； 礦井可行性研究報告批準(zhǔn)后進 行礦井初步設(shè)計； 礦井初步設(shè)計審批后進行

4、礦井施工圖設(shè)計。礦井初步設(shè)計的基本內(nèi)容（1）礦井的位置、交通、地形、地貌、河流湖泊、沼澤分布及范圍、氣象及地震、水文、工農(nóng)業(yè)、建筑材料概況，現(xiàn)有的供水、 供電狀況。地層、水文地質(zhì)、主要地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存特征、用途、煤質(zhì)；說明地質(zhì)勘探程度及問題，開采影響的因素。（2）說明井田境界及劃分依據(jù)，地質(zhì)儲量、可采儲量、開采損 失及計算方法，年工作制度、生產(chǎn)能力及依據(jù)。（3）說明提出的幾個主要開拓方案，并進行技術(shù)經(jīng)濟比較，闡明推薦開拓方案的主要內(nèi)容及理由；確定井筒數(shù)目和位置，井筒斷面，設(shè)計井底車場及硐室，驗算井底車場通過能力； 確定礦井提升及大巷運輸方式，確定通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)，計 算風(fēng)量、風(fēng)壓及等積孔；

5、選擇礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水、壓氣設(shè)備，并計算其能力； 說明巷道掘進方法和支護形式，礦井降溫措施及設(shè)備選型，說 明預(yù)防井下災(zāi)害所需采取的措施及安全裝備；選擇采礦方法，確定巷道布置和開采工藝及采掘機械配備，確 定移交生產(chǎn)和達到設(shè)計能力時的布置；確定采區(qū)或帶區(qū)車場、裝車 點及硐室、煤和矸石運輸和輔助運輸方式及設(shè)備選型等。(4) 說明煤質(zhì)及用途， 確定洗選加工工藝流程、 地面生產(chǎn)系統(tǒng)及 其各環(huán)節(jié)的設(shè)備和能力；排矸系統(tǒng)設(shè)備及矸石處理能力；機修廠、 化驗室和坑木場的設(shè)備及面積。(5) 說明地面運輸方式， 設(shè)計運輸線路 (鐵路及公路 ) 、礦井裝車 站、橋梁和隧道、特殊路基防護措施、鐵路經(jīng)營管理方式等。

6、(6) 確定礦井工業(yè)場地總平面布置， 說明平面布置、 豎向布置及 場內(nèi)運輸和防排水措施；說明風(fēng)井工業(yè)場地的選定及平面布置，爆 破材料庫庫址選擇，工業(yè)場地的防洪排澇措施。(7) 確定礦井供電電源、用電設(shè)備容量、井上下供配電系統(tǒng)、地 面變電所位置、主要設(shè)備的控制、信號、照明、通訊及運輸調(diào)度， 礦井的安全和生產(chǎn)監(jiān)控與計算機管理系統(tǒng)。(8) 說明地面建筑設(shè)計需要的氣象條件、工程地質(zhì)及地震資料、 建筑材料以及現(xiàn)場施工技術(shù)條件等。確定地面工業(yè)建筑物及其結(jié)構(gòu) 物，包括工業(yè)場地的建筑物及結(jié)構(gòu)物， 行政生活建筑及居住區(qū)規(guī)劃、 居住區(qū)總平面布置等。(9) 確定全礦給水和排水， 采暖、通風(fēng)和供熱， 消防系統(tǒng)及設(shè)施，

7、 井下降塵灑水，井筒防凍以及地面生產(chǎn)系統(tǒng)的除塵。(10) 確定礦井環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)，說明環(huán)境保護的設(shè)計依據(jù)及有關(guān) 要求、地表塌陷治理、矸石處理、污水處理、煙塵處理、噪聲治理 和垃圾處理等措施。說明工業(yè)衛(wèi)生設(shè)施及有關(guān)管理辦法、綠化規(guī)劃、結(jié)構(gòu)及設(shè)施、 環(huán)境監(jiān)測任務(wù)的范圍及其內(nèi)容、監(jiān)測站的設(shè)置，環(huán)境管理及投資， 環(huán)境保護存在的問題及建議。(11) 計算礦井建設(shè)工程量，施工順序、速度和工期，土建工程及施工順序，說明并計算機電安裝工程及其工程量，施工方法和順 序，工程綜合排隊和總工期。(12) 編制礦井勞動定員、 成本估算、 技術(shù)經(jīng)濟分析以及總概算， 編制礦井主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。礦井初步設(shè)計是進行礦井建設(shè)的基

8、本設(shè)計文件，在完成初步設(shè) 計時，應(yīng)提交下列文件：初步設(shè)計說明書； 初步設(shè)計主要機電設(shè)備和器材目錄； 初步設(shè)計概算書；初步設(shè)計三材清冊和附圖。 第三節(jié)礦井開采設(shè)計的原則和設(shè)計方法 一、礦井開采設(shè)計的原則(1) 提高設(shè)計水平，保證設(shè)計質(zhì)量。 貫徹國家的方針、政策、煤礦安全規(guī)程 礦井設(shè)計在技術(shù)先進能適應(yīng)國情 能夠縮短建設(shè)工期和節(jié)省投資 生產(chǎn)時能取得最大的技術(shù)經(jīng)濟效果。(2) 要保證合理的設(shè)計周期。 合理的設(shè)計周期是提高設(shè)計質(zhì)量的重要保證 如果設(shè)計周期過于緊迫使設(shè)計考慮不周，設(shè)計返工，甚至隱 患，(3) 加強設(shè)計審批工作。 設(shè)計文件一經(jīng)批準(zhǔn)，就具有法律性。任何單位和個人不經(jīng)原審 批單位同意，都無權(quán)更改

9、批準(zhǔn)設(shè)計中的重大設(shè)計原則。涉及一般設(shè)計的修改，亦必須經(jīng)原設(shè)計單位同意由原設(shè)計單位 進行，才能保證基本建設(shè)順利地進行。避免由于任意修改設(shè)計，或不按設(shè)計施工，而造成經(jīng)濟損失或 影響建設(shè)速度。二、礦井開采設(shè)計的步驟 礦井開采設(shè)計主要應(yīng) 解決井田開采的技術(shù)方案和確定各項開采 參數(shù)如確定井田開拓方式、新水平開拓延深方案、采準(zhǔn)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)，選擇采煤方法，確定階段垂高、采區(qū)走向長度、采煤工 作面長度以及各個系統(tǒng)的機電裝備等。? 選用的方案及參數(shù)在技術(shù)上是先進的 采用了適合于該礦具體條件的先進技術(shù) 有利于采用新技術(shù)、新工藝 有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的機械化及自動化 有利于生產(chǎn)的集中化 有利于提高資源采出率 有

10、利于加強生產(chǎn)技術(shù)管理，有利于安全生產(chǎn)。? 經(jīng)濟上是合理的 選用的方案噸煤生產(chǎn)能力的基建投資少，特別是初期投資少 勞動生產(chǎn)率高，噸煤生產(chǎn)費用低，礦井建設(shè)時間短，投資效果 好，投資回收期短，利潤高。? 安全上是可靠的由于礦井地質(zhì)條件的 多樣化和技術(shù)條件的復(fù)雜性 ，解決問題的 性質(zhì)、影響范圍各不相同， 開采設(shè)計方案可以采用不同的方法。 在我國目前條件下，通常采用如下的方法步驟。(1) 提出可行方案 。首先要明確設(shè)計的內(nèi)容、性質(zhì)、要求，以及 設(shè)計要達到的目標(biāo)等；熟悉和掌握設(shè)計任務(wù)或設(shè)計所要解決的總體 或局部課題中的內(nèi)、外部條件，如井田的地質(zhì)地形條件，交通情況 及與鄰近井田的關(guān)系等； 根據(jù)井田的自然地質(zhì)

11、條件和采礦技術(shù)條件， 深入細致地分析和研究設(shè)計中的有關(guān)問題，提出若干個在技術(shù)上可 行的方案。(2) 進行方案的技術(shù)比較 對提出的可行方案進行詳細的技術(shù)分析和粗略的經(jīng)濟比較，否 定一些技術(shù)經(jīng)濟上比較容易鑒別是不合理的方案； 將剩余的 23 個 方案取長補短，使其更加完善；如果能夠明顯地判定出那一個方案 最好，就可以確定其為最終采用的方案；如果不能明顯地判定各方案在技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)劣，則必須對這23 個方案進行詳細的經(jīng)濟比較(3) 進行方案的經(jīng)濟比較 在進行開拓方案的經(jīng)濟比較時，要考慮下列費用： 基本建設(shè)費，其中有：井巷開鑿費；建筑物及結(jié)構(gòu)物的修建費及一些特殊的設(shè)備費等； 生產(chǎn)經(jīng)營費，其中有巷道維護

12、費；運輸提升費；排水費；通 風(fēng)費等：（4）方案的多目標(biāo)綜合評價優(yōu)選。在方案比較后， 應(yīng)對技術(shù)分析和經(jīng)濟比較的結(jié)果進行綜合分析， 權(quán)衡各方案的利弊，抓住關(guān)鍵問題，選擇一個確實是各方案中能夠 較好地體現(xiàn)黨的方針政策、技術(shù)上合理、經(jīng)濟效益高的方案。但是，應(yīng)當(dāng)指出，如將各方案的生產(chǎn)費用和 基本建設(shè)費用簡單相加后相比，以方案所需費用總額最小者確 定為經(jīng)濟上最有利的方案， 這突出了生產(chǎn)經(jīng)營費用的作用 （ 因為這與 基本建設(shè)費用相比， 生產(chǎn)經(jīng)營費用的比重很大 ） ，還不能夠反映出方 案的投資效果。因此，必須將有關(guān)因素都考慮進去，進行方案的多 目標(biāo)綜合評價。例如，在某些情況下，雖然某一方案費用略高，但 是初期

13、投資少，建井工期短，可以早出煤，就可能是一個最優(yōu)方案。 所以，某一礦井開采設(shè)計的最后方案，還必須根據(jù)具體情況作出全 面的綜合分析比較后決定。（5）最后按設(shè)計任務(wù)書的要求， 對方案作出詳細的文字說明， 并 繪出設(shè)計圖紙三、礦井開采設(shè)計方法 設(shè)計方法的實質(zhì)和基本內(nèi)容 （ 一 ） 方案比較法 方案比較法應(yīng)用最廣泛的方法。 方案比較法的實質(zhì)就是對不同的方案進行技術(shù)經(jīng)濟分析和對 比，從中選出相對最優(yōu)越的一種方案。1方案比較的內(nèi)容應(yīng)比較的主要項目和內(nèi)容（1）工程量 井巷工程量 （井巷長度或掘進體積，硐室掘進體積 ） ； 地面建筑工程量 （ 廠房及其他建筑物的建筑面積和結(jié)構(gòu)物， 軌 道、管路、線路長度 ）

14、； 機電設(shè)備的安裝工程量 （ 設(shè)備臺數(shù)或成套設(shè)備套數(shù)、 管路和線 路的長度 ） ； 其他工程量 （ 占用的農(nóng)田面積、平整土地石方數(shù)量 ） 。(2) 基本建設(shè)投資 可分別按價值單位計算井巷和地面建筑、機電設(shè)備安裝及其他 工程的費用。在計算基建投資時，應(yīng)當(dāng)特別注意初期投資。(3) 基本建設(shè)工期(4) 機電設(shè)備及主要材料需用量(5) 生產(chǎn)經(jīng)營費用按礦井生產(chǎn)過程計算生產(chǎn)經(jīng)營費用 巷道維護費、運輸費、提升費，通風(fēng)費和排水費等(6) 其他 礦井生產(chǎn)能力，煤炭采出率，巷道掘進率，生產(chǎn)過程機械化程 度等。2方案比較時的注意事項 提出可行方案和技術(shù)分析是方案比較的重要步驟和基礎(chǔ)，必須 認真全面地研究各種條件和因

15、素，不要遺漏方案；對方案中應(yīng)當(dāng)列 入的對比項目，要進行反復(fù)核對，以免遺漏。(2) 在進行經(jīng)濟計算時，只考慮重要項目的費用 例如費用是幾千萬元，則幾萬元的數(shù)字比較意義就不大，可以 不列入比較。(3) 相同費用項目可以不比較； 對影響不大、差別很小的費用項目也可不進行比較。 對哪些項目是重要的、 影響不大的或相同的， 要進行具體分析 在通常情況下，重要項目包括井巷工程費、地面建設(shè)費、煤的運輸 提升費、井巷維護費；低瓦斯礦井的通風(fēng)費、涌水量小的礦井的排水費可作為影響不 大的項目不予計算。如果比較的方案是專門研究通風(fēng)或排水問題， 則必須進行比較 關(guān)于某項費用是否相同的問題，也應(yīng)具體問題具體分析例如，兩

16、方案采用相同的井底車場及地面設(shè)施，當(dāng)兩方案井型 相同時，可看作是相同的項目不予比較；但如兩方案井型不同，則 分?jǐn)傆趪嵜荷a(chǎn)能力的投資就不同，不能認為是相同的項目，而必 須進行全面的計算和比較。(4) 生產(chǎn)經(jīng)營費用， 一般是按一個水平或全礦服務(wù)期間的消耗總 值計算。各項費用單價必須比較可靠， 適合比較方案的自然和技術(shù)條件， 出自同一來源，盡可能使方案比較的數(shù)字和結(jié)果符合客觀實際，否 則，單價本身不準(zhǔn)，比較結(jié)果失去意義。(5) 在進行大的方案比較之前，相同類型的局部方案進行比較， 求出合理的局部方案后，再進行整體的方案比較。(6) 經(jīng)濟比較時基本建設(shè)費用與生產(chǎn)經(jīng)營費用分別列出。 基本建設(shè)費是以投資或貸款的形式集中撥發(fā)的，要考慮發(fā)揮投 資效果；生產(chǎn)經(jīng)營費用則是逐年列入成本付出的。 應(yīng)把基本建設(shè)費用的初期投資和后期投資分別列出，以利于全 面分析經(jīng)濟效果，得出比較優(yōu)越的方案。(7) 計算各方案的礦井建設(shè)期限 縮短建設(shè)工期不僅可以提前為國家供應(yīng)煤炭，還可節(jié)約施工費 用。(8) 各方案的差別以百分比表示，將總費用最小的方案定為 100，其他各方案的費用與其相比較。如果各方案在經(jīng)濟上相差不大，就要根據(jù)技術(shù)上的優(yōu)越性、初 期投資的大小、施工的難易程度、建設(shè)期的長短、材料設(shè)備供應(yīng)條 件等因素，綜合考慮。(9) 由于原始資料不可能十分精確 ( 例如費用單價