1、2020/8/15,1,礦井開采設計CAD,主講人：李建忠,2020/8/15,2,礦井開采設計CAD是采礦工程專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，通過本課程的教學使學生較全面地了解掌握礦井設計的基本理論與程序，礦井軌道線路及車場設計，CAD技術在礦井設計中的應用情況及礦井設計CAD方法。 礦井開采設計基本理論.12學時 礦井軌道線路設計計算.20學時 應用CAD軟件繪制采礦圖紙的基本方法.16學時 上機實踐操作繪制采礦專業(yè)相關圖件.16學時,課程安排,2020/8/15,3,第一章 設計程序與設計依據,2020/8/15,4,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,2020

2、/8/15,5,煤炭工業(yè)基本建設需要國家根據總體情況統(tǒng)籌安排。 1、根據批準后的礦區(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地質報告和礦井可行性研究報告（資源開發(fā)利用方案）的編制，經國土部門組織專家評審通過，下發(fā)采礦許可證；,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,2020/8/15,6,3、委托具有評價資質的單位進行礦井預評價報告的編制，經煤炭管理部門組織專家評審通過后，委托具有

3、設計資質的單位進行礦井初步設計報告的編制，經煤炭管理部門組織專家評審通過后，下發(fā)煤礦生產許可證； 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；,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,2020/8/15,7,第一節(jié) 煤炭工業(yè)基本建設程序,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，經管理部門組織專家評審通過后，由建設管理部門批準煤礦建設開工報告，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

4、具有評價資質的單位進行礦井竣工驗收評價報告的編制，經煤炭管理部門組織專家評審通過后，由主管部門進行聯合驗收。驗收合格進行正常生產。 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,2020/8/15,8,礦井地質報告,礦井可行性研究,資源開發(fā)利用方案,礦井初步設計,礦井安全預評價,礦井初步設計安全專篇,礦井施工圖設計,專篇專項設計（消防、復墾、環(huán)保）,煤礦建設開工報告,煤礦建設施工,單項工程質量驗收,安全大驗收,2020/8/15,9,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歷如下四個階段和程序：

5、1、根據批準后的礦區(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），審批通過后，作為項目立項和進行礦井初步設計的依據；,2.1 礦井設計階段與程序,第二節(jié) 設計階段與程序、依據,2020/8/15,10,3、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過程中安全保障依據； 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，對井上下的單位工程進行設計，是指導礦井施工的依據） 。,2.1 礦井設計階段與程序,第二節(jié) 設

6、計階段與程序、依據,2020/8/15,11,第二節(jié) 設計階段與程序、依據,一、設計任務書 設計任務書（計劃任務書）：是生產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議、文件等，設計時也應遵循。,2.2 礦井設計依據,2020/8/15,12,第二章 礦區(qū)總體設計,2020/

7、8/15,13,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,2020/8/15,14,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 要從我國煤炭資源分布特點出發(fā)，根據國家的需要，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，追求最佳經濟效果。 二、礦區(qū)總體設計的步驟及程序 1、新建礦區(qū)應具有經過批準的詳查地質報告，還必須有12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。 4、礦區(qū)總體設計應根據已批準的礦區(qū)總體設計任務書，礦區(qū)建設

8、可行性研究報告和環(huán)境影響評價報告書進行編制。,2020/8/15,15,三、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。,第一節(jié) 礦區(qū)總體設計的目的與要求,2020/8/15,16,四、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

9、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,2020/8/15,17,一、礦區(qū)總體設計的內容 1、前言：闡述礦區(qū)總體設計的依據和指導思想，全面論證礦區(qū)開發(fā)在技術上、經濟上、社會效益上及其綜合效益上的合理性和對國民經濟發(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

10、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、技術經濟評價：總投資、投資構成、建設順序、建設期、技術經濟分析和評價、社會評價等。,第二節(jié) 礦區(qū)總體設計的內容,2020/8/15,18,二、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

11、源。 4、要全面合理的安排各項配套工程項目的建設，做到全面協調、可持續(xù)發(fā)展。,第二節(jié) 礦區(qū)總體設計的內容,2020/8/15,19,第三章 礦井可行性研究,2020/8/15,20,對于一個擬建項目，在上馬之前，要在技術可靠性方面、經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。這個調查過程稱為可行性研究。,一、可行性研究的含義,2020/8/15,21,1、作為工程項目建設決策的依據； 2、作為向銀行申請貸款的依據； 3、作為各有關部門

12、互簽合同、協議的依據； 4、作為進行礦井初步設計的依據； 5、作為申請營業(yè)執(zhí)照和申請建設的依據。,二、可行性研究的作用,2020/8/15,22,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；,三、礦井可行性研究報告的內容,2020/8/15,23,10、勞動安全衛(wèi)生與校方； 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、國民經濟評價（可選）； 16、風險分析及防范

13、對策； 17、社會評價； 18、項目招標； 19、研究結論與建議。,三、礦井可行性研究報告的內容,2020/8/15,24,第四章 礦井初步設計,2020/8/15,25,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,主要內容,2020/8/15,26,一、基礎工作 1、深入現場勘查地形地貌；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,2020/8/15,27,二、初設

14、的依據 1、采礦許可證； 2、經過批準的可行性研究報告； 3、經過批準的環(huán)境影響評價報告； 4、設計任務書； 5、經過批準的精查地質報告； 6、國家的有關方針和政策、規(guī)程規(guī)范。,第一節(jié) 礦井初步設計前的準備工作,2020/8/15,28,一、初步設計的內容（共15章） 1、礦井概況。 2、礦井資源/儲量，設計生產能力和服務年限。 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。,第二節(jié) 礦井初步設計的內容,2020/8/15,29,6、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量。 7

15、、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。,第二節(jié) 礦井初步設計的內容,2020/8/15,30,9、地面生產系統(tǒng) a）主生產系統(tǒng)布置； b）輔助生產系統(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。 11、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。,第二節(jié) 礦井初步設計的內容,202

16、0/8/15,31,12、礦井智能化系統(tǒng)設計 a）安全、生產監(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,2020/8/15,32,14、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、技術經濟指標 a）勞動定員及勞動生產率； b）投資估算及概算； c）經濟評價； d）技術經濟評價。 一部完整的礦井初步

17、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,2020/8/15,33,二、本科生畢業(yè)設計的主要內容 第一章 井田概述和井田地質特征 第二章 井田境界與儲量 第三章 礦井工作制度及生產能力 第四章 井田開拓 第五章 礦井基本巷道及建井計劃 第六章 采煤方法 第七章 井下運輸 第八章 礦井提升 第九章 礦井通風與安全 第十章 經濟部分 畢業(yè)設計包括設計說明書和七張圖紙。設計說明書要求采用計算機Word軟件排版打印，字數一般為70100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

18、內容,2020/8/15,34,第五章 礦井設計方案確定,2020/8/15,35,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則 第二節(jié) 主要費用參數的確定 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,2020/8/15,36,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,一、我國煤炭工業(yè)戰(zhàn)略布局總的原則 要從我國煤炭資源分布特點出發(fā)，根據國家的需要，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

19、統(tǒng)的子方案，經技術經濟比較后確定。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。,2020/8/15,37,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,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、經濟上是合理的。 技術上先進的標志是：所選用的方案生產環(huán)節(jié)簡單、可靠，技術、工藝先進，有利于實現機械化和自動化，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。 經濟上合理的標志是：基本建設投資少，噸煤費用低，勞動生產率高，建設時

20、間快，投資回收期短，投資效果好，利潤高。,2020/8/15,38,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,四、礦井設計的參數 根據礦井設計參數的性質，礦井設計參數分為兩類：定性和定量參數。 定性參數：是無法用數量表示的參數，如開拓方案。 定量參數：可以用數量表示的參數，如井田尺寸、工作面長度。 礦井設計實質上就是確定礦井各類參數。,2020/8/15,39,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,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、勞動生產率； 2、經濟指標； 3、工程量指標； 4、生產集中化程度和開采強度； 5、時間因素； 6、安全性； 7、可靠性

21、。,2020/8/15,40,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,六、礦井設計的評價準則（最優(yōu)化準則） 礦井開采設計的最優(yōu)化準則是衡量礦井某項決策在技術、經濟和社會等方面的合理性尺度。 礦井建設方案所包括的技術經濟指標是多方面的。在建設時期有投資指標、在生產時期有年經營費用指標、勞動生產率指標、原材料消耗指標等。 評價礦井開采設計的最優(yōu)化準則一般有：生產費用、噸煤成本、基建投資、初期投資、折算費用、勞動生產率、礦井生產能力等多個因素。,2020/8/15,41,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,六、礦井設計的評價準則（最優(yōu)化準則） 目前常用的基本準則（作為主要準則用于編制經濟數學模型進行礦井開采優(yōu)化

22、設計）: (1) 折算費用法； (2) 投資回收期法； (3) 勞動生產率； (4) 噸煤投資和噸煤成本； (5) 利潤和多目標決策。,2020/8/15,42,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,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經營費用（或成本 ）這兩項性質不同的費用，利用投資效果系數這一折算比率，將基本建設投資折算成和生產經營費用類似的費用，然后與生產經營費用相加，折算出一個稱為“折算費用”的數值，以其數值最小者作為最優(yōu)方案，據此來確定方案的取舍。 特點：這種方法最終求出一項指標進行對比，經濟比較簡單，因此，經濟數學模型的目標函數采用這

23、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。,2020/8/15,43,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,七、礦井設計的評價方法 1、折算費用法 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經營費用總和（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，一般為0.1-0.12，將基本建設投資折算成和生產經營費用類似的費用。,2020/8/15,44,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,2、投資回收期法 定義：又稱“投資返本年限法”。

24、是計算項目投產后在正常生產經營條件下的收益額和計提的折舊額、無形資產攤銷額用來收回項目總投資所需的時間，以此來作為評價方案技術經濟效果的方法，稱為投資回收期法。在設計方案中，用節(jié)約的經費來回收追加的年限。 特點：它的計算不涉及投資項的生產總成本，產品的利潤和價格、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、生產經營費用時，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。,2020/8/15,45,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,2、投資回收期法 計算公式如下： T=K/C=(K1-K2)/(C2-C1) 式中： K1、K2分別為第一與

25、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）； K兩方案的投資差額； C兩方案的年成本差額； T投資回收期，a。 E=1/T=(C2-C1)/(K1-K2) （投資效果系數） E1E0，或TT0，則第一方案有利。 E0、T0分別為部門標準的投資效果系數、投資回收期，一般分別為0.1，10a。,2020/8/15,46,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,3、勞動生產率 定義：勞動者在單位時間內所生產的產品數量。計算公式如下： P=Q1/Nt t/工 式中：P礦井回采工作面生產工人勞動生產率， t/工； Q1采煤工作面日產量，t； Nt采煤工作面晝夜出

26、勤人數。 這指標直接反映出礦井采煤工作面效率的高低。,2020/8/15,47,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,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。 2）噸煤成本：就是礦井生產總成本除以礦井產量所得的商。 它反映了產品生產活動的最終結果，是一項綜合性指標。無論是生產礦井，還是新建礦井都必須計算和比較這個項目。它是礦井開采經濟最優(yōu)性的重要指標之一。,2020/8/15,48,第一節(jié) 礦井設計參數及評價準則,5、多目標決策評價

27、 多目標：（1）噸煤投資越低越好（2）投產后創(chuàng)造價值越高越好。 實質：將計量單位不同的評價指標轉化為無量綱的值，轉化后的無量綱指標可以進行加、減、乘、除運算，從而求得綜合的數量指標。該方法綜合反映了礦井技術、經濟等因素，應用越來越廣泛。 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。,2020/8/15,49,在礦井開采設計中，常用的費用參數有：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、

28、利潤、稅金組成，其組成見下頁圖。,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,50,1、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) 主要費用參數的確定,2020/8/15,51,1、工程排污費

29、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、工會經費 8、職工教育經費 9、財產保險費 10、財務費 11、稅金 12、其他費用 利潤和稅金,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,52,一）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

30、。 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)組織施工生產和經營管理所需費用。,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,53,三）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。,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,54,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

31、： 單位工程費用K=直接費+間接費+利潤+稅金 也即： 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； 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) 主要費用參數的確定,2020/8/15,55,二、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

32、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) 主要費用參數的確定,2020/8/15,56,三、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.k

33、m) 或： Cy=Y*L*Q （元） L*Q運輸工程量,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,57,三、井下運輸費 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（作為煤炭運輸的主要方式）和無軌膠輪車運輸（作為大型礦井輔助運輸的方式），在計算井下運輸費用時，應根據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) 主要費用參數的確定,2020/8/15,58,四、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

34、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) 主要費用參數的確定,2020/8/15,59,五、礦井排水費及通風費 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）。

35、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。,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,60,1、礦井排水動力費 Cpd=Q*H*Tp*Dd/102b 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； b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) 主要費用參數的確定,2020/8/15,61,2、礦井通風動力費 Ctd=365*24*Qf*hf*Dd/102s. 元 式

36、中：Qf礦井總風量，m3/s； hf礦井平均通風阻力，kPa； s扇風機總效率。,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,62,六、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，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量，產量越大，噸煤折舊費用就越?。欢绻a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

37、數的確定,2020/8/15,63,通過對每個參與比較的方案上述六項費用的分別計算，經過對各方案各子系統(tǒng)詳細的技術分析和經濟比較，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、經濟合理的最佳方案。,第二節(jié) 主要費用參數的確定,2020/8/15,64,在礦井設計中，由于受地質條件和生產技術條件的影響，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。 一、常用的設計方法 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）； 數學分析法和經濟數學規(guī)劃法。 隨著計算機技術的發(fā)展，又出現了計算機輔助設計法。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2

38、020/8/15,65,（一）方案比較法 1、定義 在進行工程設計時，根據已知條件列出在技術上可行的若干個方案，然后進行具體的技術分析和經濟比較，從中選出相對最優(yōu)的一種方案，這種設計方法稱為方案比較法。 2、方案比較內容 1）工程量 井巷工程量（井巷長度或掘進體積、硐室掘進體積等）、地面建筑工程量、機電設備安裝工程量（設備臺數、管路和線路的長度）、其他工程量（占用農田面積、平整土地石方數）。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,66,2）基本建設工期 3）基本建設投資 井巷、地面建筑、設備安裝等費用，注意初期投資。 4）機電設備及主要材料需要量 5）生產經營費用 6）其他方面

39、礦井生產能力、煤炭回收率、巷道掘進率、生產機械化程度等。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,67,3、方案比較步驟 1）提出可行方案：根據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濟比較，否定技術經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，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濟上的優(yōu)劣，則對2 3個方案進行詳細的經濟比較。 3）方案經濟比較：考慮基本建設費和生產經營費。 4）多目標綜合評價優(yōu)選方案。 5）編寫方案說明，繪制設計圖紙 。,第三

40、節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,68,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,（1）全面認真地研究各種條件及因素；不要遺漏方案；方案中應當對比的項目，要進行反復核對，以免遺漏。 （2）經濟計算時，只考慮重要項目的費用；項目費用的重要程度是相對的，幾千萬幾萬。 一般情況下，重要項目包括井巷工程費、地面建設費、煤炭運輸提升費、井巷維護費。 （3）相同項目費用可不比較；影響不大，差別很小的費用項目也可不比較。 具體問題具體分析，如低瓦斯礦井的通風費及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。 （4）生產經營費單價選取要可靠，盡可能使方案比較的數學與結果符合實際。否則單價不準確，比較

41、結果也無意義。,4、方案比較應注意的問題,2020/8/15,69,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,（5）在進行大的方案比較前，可先比較一些相同類型的局部方案，求出合理的局部方案后，再比較整體方案。 （6）經濟比較時，將基本建設費與生產經營費分別列出。基本建設費用是以國家投資形式集中撥出的，要考慮發(fā)揮整體投資效果，確保國家增加利潤和稅收；生產經營費則是列入每年的成本而付出的。 （7）列出各方案的礦井建設工期，作為方案比較的一個因素，縮短工期可早出煤炭，同時又可節(jié)約施工費。 （8）總費用最小的方案定為100%，其他方案費用與其相比較，差別以百分比表示。若兩方案的費用差額不超過10%，則認為經濟上

42、是等相的（因為原始資料不可能十分準確）。 （9）各方案最終綜合評價時，要正確認識各影響因素在方案中的重要性程度。經濟評價是確定方案的主要標準，但不是唯一標準。,2020/8/15,70,（二）、統(tǒng)計分析法 定義：在礦井設計中，就是根據現有生產礦井的實際情況，針對欲解決的問題進行調查統(tǒng)計，借以分析某些參數間的關系，得到某些參數的合理取值范圍。如：工作面長度、礦井生產能力與服務年限、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,202

43、0/8/15,71,（三）、標準定額法 定義：標準定額法是根據在一定技術條件下生產的安全性、經濟的合理性或生產技術管理的需要，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做出具體規(guī)定，然后根據此規(guī)定條件來確定技術方案的其他參數值。 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。不同厚度煤層的采區(qū)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。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

44、確定方法,2020/8/15,72,（四）、數學分析法 定義：數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方程也不同，它是用數學中的函數求極值的方法求解開采設計方案中的某些參數的最優(yōu)值。 特點：一般設定一個目標函數，如以噸煤費用為最低，列出與此相關的各參數之間的函數關系時，通過求極值的方法來確定各參數的取值。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,73,（五）、計算機輔助設計法 Computer Aided Design(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

45、構模型分析、設計優(yōu)化、經濟分析、繪制圖紙等。 表現在兩個方面應用： 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,2020/8/15,74,二、礦井開拓設計方案比較內容 礦井開拓方案應解決的問題: （1）確定合理的井硐形式、數目及位置； （2）確定合理的礦井生產能力； （3）合理選擇工業(yè)廣場的位置； （4）正確劃分階段、采區(qū)（條帶），合理確定階段高度和開采水平的數目； （5）合理布置大巷及井底車場； （6）合理確定礦井開采順序及配采關系、采掘關系。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,75,1、井田開拓方式 不同的礦井開拓方案除開拓形式不同外，各方案的

46、經濟總量相差可能較大。 2、井口位置及數量 當開拓井筒形式不同時，井筒形式和位置的方案應結合在一起全面比較。形式相同的方案位置需單獨比較。無論形式或位置比較時，都要包括井筒（平硐）數量的比較。 3、開采水平 開拓方案中開采水平的劃分在不同方案比較的項目內容見表。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,76,4、大巷布置 （1）運輸大巷布置方案比較內容 開采煤層群可采用集中運輸大巷、分組運輸大巷或分煤層大巷等方式。大巷可布置在巖層中也可布置在煤層中，如果兩種方均可行，應優(yōu)先選擇煤層大巷。 （2）回風道布置方案比較內容 總回風道布置方案的比較內容見表2-9。 5、采區(qū)劃分方案比較內容

47、 采區(qū)劃分方案比較內容見表2-10。,第三節(jié) 礦井設計方案的確定方法,2020/8/15,77,井田開拓方式方案比較內容,2020/8/15,78,井筒形式方案比較內容,2020/8/15,79,開采水平劃分方案比較內容,2020/8/15,80,運輸大巷布置方案比較內容,2020/8/15,81,總回風道布置方案比較內容,2020/8/15,82,采區(qū)劃分方案比較內容,2020/8/15,83,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,一、井田概況 某礦地面為平原地帶，井田范圍內地表標高為+8090m，表土及風化帶厚度(垂高)約5060m，有流砂層，井田中部較薄，井田境界處較厚。煤層+30m-42

48、0m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1.74km。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、間距及頂底板情況見下表。 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1.32tm3。本礦瓦斯含量大，涌水量較大，礦井正常涌水量為380m3h。,2020/8/15,84,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,煤層地質條件表,2020/8/15,85,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,2020/8/15,86,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,1、工業(yè)儲量Zc Zc=90001740（1.8+

49、1.9+1.6+2.0)1.32=15089.976萬t=150.9Mt 2、可采儲量Z Z= (Zc P ) C=114.68Mt 式中： P工廣、境界煤柱等永久煤柱損失，永久煤柱損失約占工業(yè)儲量的5； C采區(qū)采出率，80。 3、礦井服務年限 P= Z / ( A K )=68.3a 式中： A礦井生產能力，1.2Mt/a； K礦井儲量備用系數，1.4。 4、實際可采儲量Zs 在備用儲量中估計50%為采出率過低和受未預知的小地質破壞影響所損失的儲量。 Zs=Z-(Z-Z/1.4)50%=98.3Mt,2020/8/15,87,二、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

50、 表土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1,2020/8/15,88,二）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=870m 2、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1,2020/8/15,89,1開

51、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，井田內不能采用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1,2020/8/15,90,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,階段主要參數,水平采出煤量計算中把儲量備用系數1.4所指的備用儲量，一半劃為地質損失，另一半則劃為增產儲量；該增產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量遞增、遞減期計算。,

52、2020/8/15,91,水平垂高H=階段斜長sin 870sin15=225.17m 740sin15=191m 500sin15=129m 水平實際采出煤/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1,2020/8/15,92,三）水平

53、服務年限 方案一 一水平6826/2=34.13a 二水平6826/2=34.13a 方案二 一水平（6826/1740m）740m=29a 二水平（6826/1740m） 500m=1961a 三水平（6826/1740m） 500m=1961a,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,2020/8/15,93,四）采區(qū)服務年限 兩個采區(qū)保證產量，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+1 a 二水平34.13a/3=11.38a+1 a 方案二 一水平29a/3=97+1 a 二水平1961a/3=6.54+1 a 三水平1961a/3=6.54+1

54、a,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,2020/8/15,94,五）區(qū)段數目及區(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1,2020/8/15,95,六） 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 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=16

55、3.84萬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1,2020/8/15,96,七）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

56、后報廢。,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,2020/8/15,97,九）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1,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,2020/8/15,98,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,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,2020/8/15,99,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

57、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濟比較。,第四節(jié) 礦井開拓設計方案比較示例1,2020/8/15,100,三、開拓方案經濟比較 各方案粗略估算費用表,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。,2020/8/15,101,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25a，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一低，其初期投資