7 矿井设计的方案比较法7.1 概述方案比较法是工程设计中最基本和最常用的设计方法，既能解决总体的又能解决局部的设计问题，常被称为万能的设计方法。

近代出现的“最优化设计”方法（实际上方案比较法也是优化方法之一）也是在此基础上发展起来的。

我国自五十年代初，在矿井设计中一直沿用方案比较法，尤其在方案设计或可行性研究中，多用此法。

7.1.1方案比较法的实质在进行工程设计时，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，从中选出相对最优越的一种方案。

这种设计方法就称为方案比较法。

7.1.2方案比较法的步骤(1)首先要明确设计的内容、性质、要求（这些要求在《设计任务书》中有具体文字说明），以及设计要达到的目标（主要参数和额定指标）等。

(2)然后熟悉和掌握设计任务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：井田的地质地形条件；交通情况；与邻井的关系；与其他企业关系等。

(3)根据内部及外部条件，依设计任务的内容和目标，提出可行的方案。

(4)对提出的可行方案进行技术和经济分析，从中选取（3～5）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，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。

然后从各方案中选出最优的方案，做为设计最终方案。

(6)最后按设计任务的要求，对方案做出详细描述的文字说明（包括各项参数），并绘出方案的图纸。

7.2矿井设计方案的技术分析由于矿井地质条件的多样性和技术装备的不断发展，一个井田的开拓可以提出若干技术上可行的设计方案。

从这些可行的设计方案中选择技术上先进、经济上合理的方案，就是方案比较的任务。

井田开拓方案比较内容包括井筒形式、生产能力、井筒（平硐）位置、水平划分、通风方式、运输大巷布置、大巷运输方式、总回风道布置、采区划分等项。

7.2.1井筒形式方案比较内容在技术上可用平硐开拓也可用斜井开拓的井田，或可用斜井开拓也可用立井开拓的井田，或可用单一方式开拓也可用综合式开拓的井田，其井筒形式往往需要进行大量的方案比较工作。

一个矿井的设计生产能力出现不同方案时，若各方案产量差别很大，因煤炭短缺将发生较大影响的，必须考虑为满足全部需要所采用的其它能源代替措施在内的全部经济效果。

如果几个方案井型相差不大，对供需关系无明显影响的，可按表7-2的内容，抓住影响生产能力的几个主要环节进行方案比较，即可确定矿井设计生产能力。

7.2.3井筒（平硐）位置方案比较内容井筒（平硐）位置与井筒形式及其用途是密切相关的，其方案比较内容有些是与井筒形式一致的。

表7-3是井筒（平硐）位置方案的独立比较内容。

7.2.4水平划分方案比较内容7.2.5通风方式方案比较内容表7-5 通风方式方案比较7.2.6运输大巷布置方案比较内容开采煤层群可用集中运输大巷或设分组运输大巷，高沼气矿井采用大断面单巷或者小断面双巷，薄煤层井田采用煤层大巷或者岩石大巷等，有时需要通过方案比较确定，其比较内容见表7-6。

表7-6 运输大巷布置方案比较7.2.7大巷运输方式方案比较内容7.2.9采区划分方案比较内容7.3 矿井设计方案的经济评价如前所述，在决定矿井设计方案时，必须全面研究技术和经济的合理性。

在技术上合理的数个方案中，经济指标是决定取舍的主要根据。

以前，基本建设投资和经营费用是经济比较的主要项目，即只进行静态分析。

目前设计方案的经济评价有了进一步发展，已将动态的评价方法引进方案比较之中。

静态方法未考虑货币的时间价值，尽管静态方法在一定条件下也能确定出经济上合理的方案，但有时基建费和生产经营费之和最低的方案，在考虑时间价值以后，在经济上未必均为最优方案。

因此，对各方案应进行静态和动态的全面经济评价。

本节是在第三章第三节所阐述的矿井设计经济评价指标基础上，针对方案比较进一步说明静态及动态两种经济评价方法的基本内容。

此外，还要进—步说明，敏感性分忻是方案盈利可靠性的预测评价指标，也是方案比较的一项重要内容。

7.3.1不考虑时间价值的静态方法1.总算法总算法就是把方案的基建投资和生产费用相加作为方案的总费用。

根据总费用的多少来评价方案的优劣。

总费用可按下式计算：OT C P C a += （7-1）式中 C ——总算费用，即在服务年限内，基本建设投资与生产经营费用之和，万元；P ——基本建设投资，万元；a C ——吨煤生产经营费用，（即吨煤生产成本）元/t ；O ——年生产能力，万t ；T ——矿井服务年限，a 。

此法未考虑资金的时间价值，只是将不同时间动用的资金直接相加，反映不出时间对企业经济效益的影响。

如果考虑时间因素后，总算法就变为现值法。

两者皆是以费用最低为最优方案。

2. 返本期法返本期法是在不计利息的条件下，两方案间的投资差额（即某方案多于另一方案的投资额）用生产经营方面每年所节省的经营费（年运行成本）去补偿，所清偿投资的时间就是返本期。

用返本期时间长短来评价方案优劣的方法就是返本期法。

其计算公式为： ()ab b a b a ir C C P P T --=⋅ （7-2） 式中 )(b a ir T ⋅——用两方案投资差额计算的投资偿还时间，a ；a P ——方案a 的投资费，元；b P ——方案b 的投资费，元；a C ——方案a 的年运行成本，元/a ；b C ——方案b 的年运行成本，元/a 。

我国尚未规定额定投资偿还期，一般以ro T ＝10年作为参考数字。

当)(b a ir T ⋅<T ro 时，则认为a 方案增加的投资能在额定的偿还期内由节省的经营费偿还。

而在越过ro T 以后，a C <b C ，即方案a 的经营费也小于方案b ，证明方案a 优于方案b 。

如为三个方案a 、b 、c 时，则分别计算)(b a ir T ⋅、)(c a ir T ⋅、)(c b ir T ⋅，也能评价三个方案的优越者。

其余类推，但计算繁琐。

多方案时还可以用单位折算费用法。

3. 单位折算费用法本法与还本期法并无实质差别，只是所用的指标不同，其计算公式为：k r C T k C C ro a roa t ⋅+=+= （7-3）式中 t C ——单位折算费用，元/t ； a C ——吨煤生产经营费用，元/t ；ro r ——额定投资偿还率，1.01==roro T r ，ro r 亦称额定资金利润率； k ——吨煤投资费，元/t 。

在定额的还本期内，以方案的单位折算费用最低者为最佳方案。

以上两法，仅从返本的角度考虑，未能全面考虑返本期以后所得的纯收益额，故不能显示整个项目经营期间的经济效果。

当资金短缺，企业的清偿能力较差时，返本期法与单位折算费用法仍是有价值的评价方法。

7.3.2考虑时间价值的动态方法当考虑资金时间价值时，矿井设计中可以用资金现值评价方案的优劣，所谓现值即通常以投产的起始年（零年）为现期，投资费及经营费都折现到零年的数值，如图7-l 所示。

总投资额∑==ni iP P 1，通常投资P 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。

一般建井的准备年贷款额为总投资的5%左右；而投产的前2～3年，正处于机电设备购置和安装时期，贷款额则占总投资的30％左右；最后一年是收尾年，动用投资额相对更少。

图7-1 矿井建设与生产关系投产后，产量是逐年增加的，故在增产期年运行成本a C 随年产量变化。

达到设计年产量后，基本上是一个上下波动较小的值。

动态方法的评价指标及其计算方法，在我国煤炭企业中，经过多年的研究，已有相应的成果。

随着技术经济和生产经营的发展，将逐步完善。

经营管理部门根据不同的发展阶段，要相应的颁布有关的计算规定，因此在计算这些指标时，应根据当时的有关规定进行计算。

其计算方法如下：1. 年成本法本法是将各方案中各项费用（包括初期投资及经营费用）按最低要求的收益率转化为现值，求等额系列资金值。

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方案。

用公式表示即为：1)1()1(11-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=∑∑==TTT M Mo n j jo ap i i i C P C (7-4) 式中 ap C ——年平均成本，元。

∑=n j jo P1——各年投资的现值和，元；∑=T M Mo C 1——各年运行成本的现值和，元。

其中 ∑∑==+-+=n j ni j n jjo i P P 11)1()1( (7-5)∑∑==+=T M M M T M Mo i C C 11)1(1 (7-6) 式中 j P ——第j 年的投资额，元；n ——建井期，a ；M C ——第M 年的运行成本，元;T ——矿井服务年限，a 。

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。

方案比较时，以净现值最高的方案为经济上最优方案，其计算步骤为：(1)年销售收入sa C 为：M ts sa O C C ⋅= ，元 (7-7)(2)年支出为：a M f f M sa M pa i P r i C i C C C ⋅+⋅⋅+⋅+=θ ， 元 (7-8) 式中 θi ——工商税率；f r ——流动资金贷款的比例；f i ——流动资金贷款的利息率；a i ——固定资产税率；M P ——第M 年的固定资产值。

(3)年收益率ia V 为：pa sa ia C C V -= (7-9)(4)净现值PV ：∑∑=+-=+-+=n j j n j TM M ia i P i PV 1)1(1)1()1(1V (7-10)按上述步骤计算出各方案的净现值，其中最高者为最优方案。

3. 收益率比较法此法的实质是寻找一个利息率，使净现值为零（即收支平衡），这个利息率便称为收益率。

收益率亦称为“一元本金的年获利率”。

净现值是评价方案的一个重要指标，收益率也是评价方案的一个重要指标，后者能更具体的显示单位资金在单位时间内的增值额，此指标可做资金投资方向的依据。

显然收益率高的方案为经济上最佳的方案。

收益率的高低亦可用投资收益比来衡量，在方案比较时，利用收益比作为收益率的指标，更加简便。

其公式为：oip P PV r = (7-11) 式中 ip r ——投资收益比，即单位投资所获得的利润；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。

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，方能利用盈余进行扩大再生产、设备更新等项事务。

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式：[]∑=+=ir T M M M ia o i V P 1)1(1 (7-12) 式中 ir T ——投资偿还期，年；[]M ia V ——M 年收益值。