煤矿矿井设计方案比较法.docx

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1、煤矿矿井设计方案比较法1方案比较法实质在矿井开采设计方案中，可以从不同的角度提出几个不同的方案。除了对单个技术方案本身进行评价，确定其经济效果的好坏以外，更重要的是要把它与其他方案进行比较，从而评价它在这些方案中经济效果的优劣。在方案的技术经济比较中，经济的合理性是以技术上的可靠性、先进性为前提，必须正确处理技术和经济的关系，使选出的方案在技术上是可靠与先进、在经济上合理的。在进行工程设计时，根据已知条件列出在技术上可行的若干个方案，然后进行具体的技术分析和经济比较，从中选出相对最优的一种方案，这种设计方法称为方案比较法。2方案比较法步骤方案比较法的使用步骤一般为：（1）首先明确设计的内容、性

2、质、要求，以及设计要达到的目标等。（2）熟悉和掌握设计任务书或设计中所要解决的总体或局部课题的内部及外部条件，对矿井设计来说主要是矿床的地质地形条件、交通情况，与相邻矿井的关系，与其他企业的关系等。（3）根据内部及外部条件、设计任务的内容和目标，提出可行的方案。（4）对提出的可行方案时进行技术和经济分析，从中选取23个较优方案。（5）对选出的较优方案进行详细的技术和经济计算与比较，全面研究技术和经济的合理性，明确各方案在技术上和经济上的差异，全面衡量各方案的利弊。在技术上可行的数个方案中，经济指标是决定取舍的主要依据。从各方案中选出相对最优的方案作为设计方案。（6）按设计任务的要求，对方案做出

3、详细的文字说明（包括各项参数），并绘制出必需的图纸。3 腕静态比较法是在不考虑时间因素的情况下对设计方案进行分析。常用的静态比较法有最小成本法、最小投资法及差额返本期法3.1 总算法总算法结合了最小成本和最小投资法两种方法，把方案的基建投资和生产费用之和作为方案的总费用,根据总费用的多少平评价方案的优劣。总费用。可按下式计算：C=P+CaOT式中P基本建设投资，万元；Ca吨煤生产经营费用，元/t;O年生产能力，万元；T-矿井服务年限，ao此法只是将不同时间运用的资金直接相加,反映不出时间对企业经济效益的影响。如果考虑时间因素，总算法就变为现值法。两才皆是以费用最低为最优方案。3.2 返本期法方

4、案比较时，经常遇到的问题是投资与经常费用各有优劣。这是因为投资的大小与技术装备水平密切关系；基建投资大，矿井技术装备水平高、机械化程度高、工艺先进，则经营费用低；反之，经营费用高。此时在静态比较法中往往应用投资差额返本期法确定方案优劣。返本期是指在不计利息的条件下，两方案间的投资差额用生产经营每年所节省的经营费用（年运行成本）去补偿，清偿所需的时间。用返本期时间的长短去评价方案优劣的方法叫返本期法，实质是两方案比较时，用节约下来的经营费在额定年限内是否可以把多花的投资返回来。其计算公式为：式中Tirb）用两方案投资差额计算的投资偿还时间，a；Pa、Pb一分别为方案。、6的投资费，元；Ca、a一

5、分别为方案。、8的年经营费，元。3.3 单位折算费用法单位折算费用法与返本期法并无实质差别，只是所用的指标不同。计算公式为:(2-3)CI=Ctl+；=Ca+rr0k式中Ct单位折算费用，元/t;Ca吨煤生产经营费用，元/t；M额定投资偿还率,rr0=0,1亦称额定资金利润率;4ok吨煤投资费，元在额定的返本期内，以方案的单位折算费用最低者为最佳方案。以上两种方法,仅是从返本的角度考虑,未能全面考虑返本期以后所得的纯收益，故不能显示整修项目经营期间的经济效果。当企业资金短缺、清偿能力较差时，返本期法与单位折算费用法仍是有价值的评价方法。4 tess当考虑资金的时间价值时，可以用资金现值来评价矿

6、井设计方案的优劣，通常以抽产的起始年（零年）为现值，投资费及经营费都折现到零年的数值如图21所示。5P1R Pi Pa PiI.CT结束年图21矿井建设与生产的关系总投资P=2，通常在建井期内，按各项工程的进度逐年贷款，各年的贷款额是不等的。投产后，产量是逐年增加的，故增产期的年运行成本Q随年产量变化。达到设计年产量后，年运行成本一般在较小范围内波动。4.1 年成本法W),(l+ 0r-l(2-4)本法是将各方案中的各项费用（包括各期投资及经营费用）按最低要求的收益率转化为现值，求算等同系列资金值。以等额系列资金（年平均成本）指标最低的方案为经济上最优的方案，用公式表示为：CaP=(Z/+ZC

7、Om)J=Im=i式中CaP年平均成本，元;支儿各年投资的现值和，元；i=lNCr各年运行成本的现值和，元。W-I其中=-,0(2-4)/=II=IPi第j年的投资额，元；n建井期，a；Cm第m年的运行成本，元；T矿井服务年限，ao4.2 净现值法净现值法是将各方案的收入与支出之差(净收入)的现值作为对比的指标，此差值的现值称为净现值，是评价方案的一个重要指标。方案比较时，以净现值最高的方案为经济上最优的方案。计算步骤为：(1)年销售收入Cm=CtsOm(2-6)式中C1S吨煤售价，元Jt：01第相年的实际产量，t。(2)年支出CpaCPa=Cm+CscdcP1mia(27)式中ie工商税率，

8、(%)；rf流动资金贷款的比例；if流动资金贷款的利息率；%固定资产税率；Pm第m年的固定资产额。(3)年收益值%,Via=Gn-Cpa(2一8)(4)净现值NPVI(0q)NPV=vn,-P“a+i-h+产院(1+or?m-l?-1式中Kas固定资产残值系数。按上述步骤计算出各方案的净现值，最高者为最优方案。4.3 收益率比较法实质是寻找一个利息率，使净现值为零，即收支平衡，这个利息便称为收益率。收益率是评价方案的一个重要指标，能具体地显示单位资金在单位时间内的增值额，可作为投资方向的依据。显然收益率最高的方案为经济上最佳的方案。收益率的高低也可用投资收益比如来衡量，即单位投资所获得的利润。

9、在方案比较时，利用投资收益比作为收益率的指标更加简便。磔(2-10)式中NPV利润净现值；Po投资现值。同理，投资收益比高的方案为可取的方案。除上述指标外，投资偿还期和投资偿还比也是衡量方案经济效益的重要指标。3.4投资偿还期和投资偿还比矿井投产后，盈利额首先用于偿还贷款。偿还的次序是：短期贷款、流动资金贷款、基建资金贷款。偿清贷款后，才能利用盈余进行扩大再生产等项事务。故投资偿还期越短，对企业越有利。投资偿还额与投资的现值之间呈如下的关系：=(211)m=u+式中Tir投资偿还期，a；mm年收益值O上述四项经济评价指标，由于资金来源不同，会形成各种不同的利息率，各方案的计算工作量是很大的。为

10、加快设计的速度，提高计算数据的准确性，可采用编制计算机程序进行计算。5方案比较法的评价5.1 方案比较法的优点方案比较法的优点是能够考虑各种因素，从质和量两方面来比较评价各种方案，权衡优劣，最终选取符合要求的最佳方案。可以解决各种类型的设计问题，大的如开拓方案的选择,小的如设备的造型等。通过方案的计算可以独立地得出各项经济指标，如基建投资、生产经营费、劳动效率、煤炭损失等，这些指标可以作为考虑其他问题的依据。5.2 方案比较法的缺点方案比较法的主要缺点是初选方案由设计者凭经济进行粗略的分析，在众多的方案中选出23个设计者认为好的方案，由于设计人员的经验和水平的不同，所提的方案不一定全面，有时可

11、能在初选时就忽略了最优方案，从而选取的方案只能是次优方案。另外，方案比较法的计算工作量大，牵涉面广，计算工作量非常繁重，可先进行相同类型方案内的局部问题（小方案）的比较，得出较合理的方案，而后进行大的方案比较。如在选择立井与斜井方案时，尚有水平数目的合理方案和大巷布置的合理方案等问题。在进行大的方案比较之前，先进行水平高度与水平数目的比较，集中布置、分组集中布置与混合布置的比较，各选出一个较优的方案，带入大方案之中。这样做，既可节省运算工作量，又可能避免遗漏较优越的方案。5.3 采用方案比较法应注意的问题（1）提出可行方案和技术分析是方案比较的重要步骤和基础，因此，必须认真全面地研究各种条件和

12、因素，不要遗漏方案；对方案中应列入的对比项目，要进行反复核对，以免遗漏。（2）在进行经济计算时，只考虑重要项目费用，因为各种费用的重要程度是相对的。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。应当指出，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；而对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。但是，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，

13、也应具体问题具体分析，例如，两方案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；但如两方案的井型不同，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。对于各项费用单价的选取必须比较可靠，并应适合比较方案的自然和技术条件，而且应当出自同一标准，尽可能使方案比较的数字和结果符合客观实际，否则，单价本身不准确，比较结果也就会失去意义。（5）在进行大的方案比较之前，可先把一些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）在进行经济比较时，应将

14、基本建设费用与生产经营费用分别列出。因为基本建设费用是以投资或贷款的形式集中拨发的，要考虑发挥投资效果，而生产经营费用则是逐年列入付出的。此外还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）将各方案的矿井建设期限分析计算出来，作为方案比较的因素之一。因为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的表示，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，合理选定。（

15、9）由于原始资料不可能十分精确（例如费用单价、煤层储量和煤层赋存条件等）,所以计算出的费用是有误差的，误差一般估计为10%以下，这样，如果两个方案差额不超过10%时;即认为此两方案在经济是等价的。有些项目的设计方案虽然相差在10%以内，但差值的绝对额很大时，也不能忽略，此时应以差值额作为对比的标准。（10）在进行最终评价时，一要正确估计各项影响因素在所研究方案中的重要程度，以便根据给定的目标，选取最优方案。对于一个具体的煤炭企业而言，经济评价虽然是确定方案的主要标准，但不能作为惟一的标准。应根据具体情况，综合分析研究各影响因素的主次关系，择优选用。6矿井开拓方案技术比较6.1技术比较的主要内容

16、（1）确定矿井的可靠性和稳定性结合井田划分、煤层赋存特征，分析保证矿井设计生产能力的可靠性和稳定性，初期能否迅速地出煤和达到设计能力；达产后是否能保持长期稳定的生产和增产；两翼能否均衡生产，厚薄煤层及各煤种的搭配；水平是否有足够的服务年限等。（2）有利于安全生产在开拓方案中应充分考虑到防水、防火、防瓦斯煤尘爆炸和突出。高温热害处理。开拓系统要与通风系统统一考虑，保证生产安全可靠。（3）矿井水文地质条件详细研究井巷穿过地层的地质水文条件，特别注意含地下水的厚表土、石灰岩或其他富含水岩层、喀斯特溶洞、老空区、膨胀软岩或松散岩层及大的断裂构造。（4）初期采区及回采工作面的位置分析煤层条件，合理选择初

17、期采区及回采工作面的位置，以保证迅速达产、高产高效。开拓方式和井口位置要与初期采区统筹考虑，以达到工期短、投资少、达产快、效益好。（5）集中生产开拓方案要在矿井使用先进技术的基础上，实行集中生产达到高效。（6）井口位置有条件时井口应选在地形平坦便于工业场地布置的地带，并距首采区最近。要综合考虑防洪、排涝，同时要避开滑坡、岩崩、雪崩、泥石流等自然灾害，工程地质要有利于防震、抗震，尽量避开砂土液化地带。（7）开拓布置要考虑初期不迁或少迁村庄，尽量不占或少占良田（8）少压煤，不压煤或少压开采条件好的煤是开拓方案技术分析的重要内容。此外也要保证国家规定的重要建筑物和构筑物以及江河湖海下安全开采的可能性

18、与经济性（9）满足建矿地区环境保证的要求（10）要符合矿区总体设计（供电、供水、运输、居住区、辅助企业等）要求及其他外部条件的影响。以上诸因素直接或间接地对经济效益产生重大影响。有的因素可以定量地表现为经济效益。有的只能定性，但有时却是选择开拓方式的决定性因素。如在含地下水的厚表土的矿井只能用立井开拓，有时根据地区环境保护要求，井筒位置要离开经济合理的地点；若井底为含水丰富的石灰岩时，井底水平应在其上部设置，并使井筒底部不受承压水威胁等。全面考虑和具体分析影响开拓方式的各种因素，找出一个或几个确定开拓方式的关键性因素，再配合经济比较就能合理地确定开拓方案。这种技术分析工作是任何用数学方法选择开

19、拓方案的方法所不能代替的。相反，只有在全面技术分析的基础上各种数学方法才能在其特定的范围内发挥应有的作用。6.2技术比较时的注意事项（1）生产高度集中化国内外矿井的发展趋势是向集中化方向发展，并且已经出现了若干一井一面高度集中的大型现代化矿井。对每个矿井都需要根据它的客观条件进行具体地分析，确定合理的集中化生产。要从工作面、采区、水平和矿井生产能力等四个方面进行集中化的研究。例如，只要地质条件允许，综采采区单翼推进长度应向2OOOm以上发展。（2）开采系统合理化通过方案比较，合理地选择开拓方式、井筒位置和个数、水平和大巷位置、采区和工作面布置。在集中化生产的基础上尽量简化开采系统。初期采区要选

20、择条件好、容易实现高产的地段。初期达产的采区和工作面要布置在井口，以减少初期工程量并缩短建井工期。第一水平的采区按前进式或中央采区布置的原则，同时要兼顾后期开采系统的合理性。改革巷道布置，尽量多做煤巷、少做岩巷。（3）采掘综合机械化凡是有条件的煤层都应推广综合机械化开采技术，这是生产集中化高效的主要技术保证。在煤巷掘进中积极推广综机掘进，有条件的也可采边连续采煤机掘进。（4）煤流运输连续化尽量采用带式输送机运煤，使煤炭运输从工作面到地面或井底实现连续的带式输送机运煤，以保证工作面、采区和矿井的高产高效。（5）辅助运输单一化选择合理的辅助运输方式，创造矿井人员、材料、设备等从井底到工作地点的单一

21、化运输条件，尽量减少转换环节，提高运输效率。（6）提升系统自动化选择先进的提升及电控设备，实现主、副井提升系统的自动化或半自动化、以保证矿井高效、安全可靠生产。（7）辅助生产机械化各辅助生产环节，如井口操车设备、机修厂、设备材料库的装卸等各种辅助工作全部实现机械化，以消除笨重体力劳动，提高工效。（8）地面布置合理化生产、生活合理分区，矿井地面工业场地，根据功能、流程合理布局，尽量减少场地占地面积。同时，工业场地的位置、形式也要考虑有利于开拓和初期采区布置。（9）监测监控管理网络化建立井下安全监控系统、生产过程监控系统、矿井科学管理系统，使各项管理工作和安全监测集中化、现代化、科学化。（IO）安

22、全环保文明化认真贯彻安全规程，采取各种综合措施，防治各种煤矿灾害。高度重视环境保护,按国家规定设置相应的工程和设施，并尽可能地绿化、美化工业场地环境，消除或减少污染。7矿#方3f域7.1 矿井开拓方案经济比较的原则（1）经济测算结果是方案比选的主要依据，方案比选原则是应通过国民经济评价结果来确定。但对产出物基本相同、投入物构成基本一致的方案进行比选时，为了简化计算，在不会与国民经济评价结果发生矛盾的前提条件下，也可通过财务评价结果来确定。（2）方案比选应遵循效益与费用计算口径一致的原则，必要时应考虑相关效益和费用。（3）方案比选应注意各个方案问的可比性。（4）方案比选应注意在某些情况下，使用不

23、同指标导致相反结论的可能性。根据方案的实际情况（计算期是否相同，资金有无约束条件及效益是否相同等）选用适当的比较方法。7.2 矿井开拓方案经济比较中的注意问题（1）方案比选可按各个方案所含的全部因素（相同因素和不同因素）计算各方案的全部经济效益和费用，进行全面的比较（如矿区总体、井田划分、矿区规模、矿井开拓方式、矿井规模），也可仅就不同因素（不计相同因素）计算相对经济效益和费用进行局部比较（如矿井井下运输方式、提升、排水、通风等方案的比选）。（2）各方案设计深度相同。（3）各方案效益和费用的计算范围一致。（4）各方案效益和费用的计算基础资料可比，包括售价、设备、材料、工资价格、经营成本等为同一年度价格水平。投资估算所采用的指标、定额及相关规定一致。（5）计算期的起始年一致。（6）经济比较方法相同。7.3 矿井开拓方案的经济比较目前国内外常用的方案经济比较方法有两大类；考虑资金时间价值的动态分析方法和不考虑资金时间价值的静态分析方法。根据我国煤炭行业建设的特点，常用的动态分析方法有净现值法、差额内部收益串法、最小费用法。静态分析方法有静态差额投资收益率和静态差额投资回收期法等。