鋼結(jié)構(gòu)在煤炭礦山地面建筑中的應(yīng)用探究

寇志強(qiáng)

(山西太原古交馬蘭礦，山西 太原 030205)

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入“新常態(tài)”，能源基本消費(fèi)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)變化。全面降低煤炭行業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)具有重要作用，在目前煤炭礦山地面建筑中應(yīng)用工業(yè)化程度較高的鋼結(jié)構(gòu)具有重要作用，在工業(yè)建筑中通過鋼結(jié)構(gòu)替代原有的混凝土結(jié)構(gòu)是建筑領(lǐng)域發(fā)展的重要態(tài)勢(shì)?，F(xiàn)階段隨著社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域快速發(fā)展，建筑節(jié)能與環(huán)境保護(hù)在社會(huì)發(fā)展中的地位日益顯現(xiàn)，工業(yè)建筑需要在環(huán)?；A(chǔ)上開展，對(duì)工業(yè)建筑綠色評(píng)價(jià)要求進(jìn)行分析，鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中屬于可回收性材料，其應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大。

1 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

目前鋼結(jié)構(gòu)鋼材主要采用Q235，Q34鋼，此類鋼材用于地面建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，在基本承載荷載系數(shù)相同情況下，鋼結(jié)構(gòu)自重要低于其他結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的地震效應(yīng)較小，在施工建設(shè)過程中便于進(jìn)行安裝與運(yùn)輸。鋼結(jié)構(gòu)在煤炭礦山地面建筑中應(yīng)用能夠全面發(fā)揮鋼材強(qiáng)度高，塑性變形與協(xié)調(diào)變形能力強(qiáng)等基本特點(diǎn)，抗變形能力與抗震能力較好。鋼結(jié)構(gòu)建筑實(shí)際消耗的資源量與其他結(jié)構(gòu)相比消耗資源量較低，在施工建設(shè)以及后期拆除中產(chǎn)生的污染性較低，各類固體建筑垃圾較少，另外，廢鋼還具有較大的回收率。在具體施工中，鋼結(jié)構(gòu)通過干式施工，占地施工面積較少，與傳統(tǒng)施工環(huán)節(jié)相比產(chǎn)生的噪聲較低，能夠適應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展要求，在提升施工效益基礎(chǔ)上提高社會(huì)發(fā)展效益[1]。

從現(xiàn)階段部分地區(qū)煤礦生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)狀來(lái)看，由于受到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響，目前部分煤礦存在過度超采問題，導(dǎo)致礦井原有的生產(chǎn)年限和服務(wù)年限降低，礦山失去了開發(fā)價(jià)值會(huì)直接導(dǎo)致地面建設(shè)項(xiàng)目資源存在浪費(fèi)問題，通過應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工具有較大的回收價(jià)值。當(dāng)前建筑各項(xiàng)應(yīng)用性能要求較高，輕鋼結(jié)構(gòu)與開間合理布置，能全面適應(yīng)各項(xiàng)工藝技術(shù)要求，墻體在布設(shè)過程中主要是非承重墻，這樣便于房間的有效改造。在建筑外墻以及屋面施工中可以結(jié)合生產(chǎn)要求選取輕質(zhì)材料，具有良好的外觀表現(xiàn)效果，便于起到良好的環(huán)境美化作用。鋼結(jié)構(gòu)建筑主要是通過焊接進(jìn)行連接，能夠確保施工程度得到有效簡(jiǎn)化，節(jié)約煤礦建設(shè)時(shí)間，全面提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益。

2 鋼結(jié)構(gòu)在煤炭礦山地面建筑的應(yīng)用

2.1 鋼結(jié)構(gòu)在煤礦地面建筑應(yīng)用情況分析

目前煤礦地面建筑都是由兩個(gè)部分構(gòu)成，分別是工業(yè)建筑物與行政福利建筑。其中行政福利建筑主要是由辦公區(qū)域，聯(lián)合建筑等構(gòu)成，但是，此類建筑在煤礦地面受到建筑功能使用性影響存在一定差異，建筑結(jié)構(gòu)形式還是以磚混結(jié)構(gòu)與混凝土框架結(jié)構(gòu)為主，總建筑面積中占據(jù)的比重較大，較多的都是構(gòu)筑物與工業(yè)建筑，生產(chǎn)廠房實(shí)際包括的內(nèi)容較多，主要有主廠房、井口房、末煤倉(cāng)、污水處理廠、原煤倉(cāng)至篩分車間棧等。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)在的煤礦地面建筑中主要應(yīng)用在井口房、井架、廠房、食堂、材料庫(kù)中進(jìn)行應(yīng)用。

2.2 煤礦地面建筑結(jié)構(gòu)形式中鋼結(jié)構(gòu)的選擇

煤礦地面建筑具有較為明顯的表現(xiàn)特征，大多數(shù)建筑層數(shù)都控制在單層或是2層范圍內(nèi)，各個(gè)不同建筑物之間具有較大的跨度值。建筑物軸網(wǎng)布設(shè)整齊度有效提升，各類構(gòu)件種類相對(duì)繁雜。有部分項(xiàng)目建設(shè)位于煤礦填方區(qū)，此區(qū)域?qū)嶋H施工工程量較大，消耗的資源量較高。對(duì)于此類區(qū)域可以采取相對(duì)傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)。施工周期較長(zhǎng)以及資源浪費(fèi)總量較大，對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的污染問題，不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展新時(shí)期現(xiàn)代化煤礦建設(shè)的基本要求，所以在當(dāng)前工業(yè)化煤礦地面建筑如果選取鋼結(jié)構(gòu)可以選用普通鋼結(jié)構(gòu)和輕型鋼結(jié)構(gòu)，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)與承重結(jié)構(gòu)中分別選用夾芯板、門式鋼架為主。此外，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)柱腳內(nèi)力值進(jìn)行控制，要低于混凝土結(jié)構(gòu)。能夠全面降低地基處理費(fèi)用等[2]。

2.3 煤礦地面建筑鋼結(jié)構(gòu)可以解決的技術(shù)難題

在井架與井口房施工中應(yīng)用凍結(jié)法會(huì)產(chǎn)生較大影響，當(dāng)前建設(shè)過程中應(yīng)用的凍結(jié)法，分析井筒鑿井技術(shù)應(yīng)用對(duì)施工區(qū)域周邊地層物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的影響，對(duì)煤礦地面建筑安全性亦產(chǎn)生較大影響。在煤礦地面建筑施工建設(shè)過程中，需要根據(jù)施工要求及時(shí)拆除鑿井、井架、井口房等，實(shí)際消耗的施工時(shí)間較長(zhǎng)。為了調(diào)控占用井口時(shí)間，選用鋼結(jié)構(gòu)具有重要作用。在煤礦副井井口房中應(yīng)用井筒施工技術(shù)，對(duì)井筒周邊地基土體會(huì)產(chǎn)生較大擾動(dòng)性，通過輕型鋼結(jié)構(gòu)體系，對(duì)地基采取淺層處理措施之后能夠確保建筑功能穩(wěn)定發(fā)揮，全面限制傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生的多方面不良影響。井架是煤礦標(biāo)志構(gòu)筑物，鋼結(jié)構(gòu)井架自身具有良好的結(jié)構(gòu)性能，綜合強(qiáng)度較高，抗振性強(qiáng)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，合理選用空間鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)荷載合理取值。對(duì)結(jié)構(gòu)材料選用等方面進(jìn)行對(duì)比，能夠優(yōu)化工程建設(shè)，確保技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)效益全面提升。

2.3.1 井口房

煤礦在具體施工建設(shè)過程中需要技術(shù)拆除臨時(shí)鑿井，然后預(yù)算井架、井口房等部分施工時(shí)間，通過合理選用鋼結(jié)構(gòu)能夠?qū)φ加镁跁r(shí)間進(jìn)行控制。比如將井筒施工技術(shù)應(yīng)用到煤礦副井井口房的施工中，需要對(duì)施工區(qū)域周邊地基基本變化情況進(jìn)行分析，掌握地基土體自身凍融變化對(duì)井口房產(chǎn)生綜合影響。由于混凝土結(jié)構(gòu)自身具有較大自重信，在施工中會(huì)直接導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降問題，導(dǎo)致施工結(jié)構(gòu)變形系數(shù)增大，出現(xiàn)不同程度開裂。如果地基采用樁基礎(chǔ)等，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)造價(jià)升高，不利于施工效益的提升。通過實(shí)踐施工活動(dòng)可以看出，通過應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)，能夠在地基淺層處理基礎(chǔ)上確保建筑質(zhì)量有效提升，還能抵御傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用的不足之處，提高項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量。

2.3.2 鋼結(jié)構(gòu)井架

在煤炭礦山地面建筑中，井架是地標(biāo)構(gòu)筑物，目前需要對(duì)煤炭深度進(jìn)行分析，然后在建設(shè)中選取鋼井架為煤炭立井開采的主要方案。與應(yīng)用較多的現(xiàn)澆鋼筋混凝土井塔相比，鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，結(jié)構(gòu)應(yīng)用性較好，便于施工活動(dòng)開展。從目前諸多中大型煤礦企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，箱形鋼結(jié)構(gòu)井架得到廣泛應(yīng)用。在具體設(shè)計(jì)過程中需要結(jié)合實(shí)際情況選取空間鋼結(jié)構(gòu)體系，擬定不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。對(duì)結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行取值，計(jì)算結(jié)構(gòu)截面持續(xù)。再在各個(gè)設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上選取相應(yīng)施工材料以及防腐技術(shù)，確保所選的方案綜合效益較高。

3 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)在煤炭礦山地面建筑中進(jìn)行應(yīng)用能夠更好地促進(jìn)綠色工業(yè)建筑全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)礦山建設(shè)，對(duì)各類資源合理利用，促進(jìn)建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。