煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點淺析

宋慧斌

（山西潞安工程勘察設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司，山西 長治 046204）

1 煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

煤礦工業(yè)工程有其特殊的用途，在設(shè)計時要綜合考慮多方面內(nèi)容。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤礦開采力度不斷加大，煤礦礦井的面積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計跨度大。因而，在具體設(shè)計中，要充分考慮煤礦工業(yè)工程的負(fù)載能力、整體布局，采用先進(jìn)的設(shè)計理念【1】。對礦井下方的工程，更要選擇輕質(zhì)材料，以提升運(yùn)行時的安全系數(shù)。

2 煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀分析

煤炭是目前我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源之一，雖然近年來，清潔能源、可再生能源不斷發(fā)展，但煤炭仍然占據(jù)一席之地。煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，煤礦開采的安全性、開采效率等方面皆有較大影響。但很多設(shè)計方，比較注重煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性，而忽略了煤礦工業(yè)工程的結(jié)構(gòu)特性，煤礦工業(yè)工程不單單是一個冰冷、簡單的框架結(jié)構(gòu)形式，更要融入先進(jìn)的技術(shù)理念和工程特有的形象等元素。近年來，煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，依然存在一個比較嚴(yán)重的誤區(qū)，就是過于強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的功能，對美觀性、藝術(shù)性層面的認(rèn)知不足。此種只注重功能而忽略美觀的設(shè)計理念，會影響煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展，影響結(jié)構(gòu)設(shè)計整個行業(yè)發(fā)展的原因在于有些設(shè)計人員缺乏創(chuàng)新意識和設(shè)計特長。

3 煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 加強(qiáng)基層設(shè)計

煤礦工業(yè)工程的特殊性，決定了基層對地基變形調(diào)節(jié)有較大影響，比如：如果煤礦工業(yè)工程的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度都比較大，則在煤礦開采振動的影響下，雖然剛度增大會避免外界破壞，但容易發(fā)生傾斜倒塌的問題。但在實際設(shè)計中，基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度，會受到多種因素的聯(lián)合影響，在基礎(chǔ)設(shè)計中要先滿足上部結(jié)構(gòu)的要求?；A(chǔ)會發(fā)生不均勻的沉降問題，降低基礎(chǔ)之間的接觸面積。但由于基礎(chǔ)所傳遞的總荷載并不會發(fā)生變化，此時，基礎(chǔ)上部土層承受的壓力，和沒有受到采動影響的壓力相比，會大幅度提升。當(dāng)?shù)鼗潦艿綁簩嵵?，會?dǎo)致基層發(fā)生重新分布，加快煤礦工業(yè)工程切入基礎(chǔ)的速度，促使受到采動影響的地層能夠達(dá)到平衡狀態(tài)【2】。

在基礎(chǔ)設(shè)計中，還要加強(qiáng)對每寸土地的利用，實現(xiàn)資源最大化利用，比如：在設(shè)計中采用BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)的可視化、三維立體化，對設(shè)計效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)交叉碰撞問題及時處理，以提升基礎(chǔ)設(shè)計的安全性。

3.2 加強(qiáng)煤礦生產(chǎn)設(shè)施的排水結(jié)構(gòu)設(shè)計

①外排水結(jié)構(gòu)設(shè)計。在構(gòu)筑物外加設(shè)盲溝、濾管等排水設(shè)施，使地表水能夠流進(jìn)盲溝及濾管，朝著低處流，同時還應(yīng)控制好排水坡度，以確保流水的通暢性，從而得到理想的排水效果，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

②內(nèi)排水結(jié)構(gòu)設(shè)計。這種方式是在地道內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝，將內(nèi)側(cè)側(cè)壁滲進(jìn)的水引入積水坑，再將集水坑的水通過濾管引向低處，或者利用潛水泵抽出積水坑的水，達(dá)到有效排水的目的。

3.3 加強(qiáng)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

煤礦生產(chǎn)的特殊性決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致煤礦工業(yè)工程發(fā)生不同程度的形變，而輕鋼結(jié)構(gòu)則具有良好的協(xié)調(diào)能力，只需要在基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單處理，就可以滿足對安全性的需求。但在具體設(shè)計中，為最大限度上設(shè)計的準(zhǔn)確性，煤礦工業(yè)工程的梁扭矩折減系數(shù)，必須符合現(xiàn)有工藝的設(shè)計要求。尤其是在煤礦工業(yè)工程活荷載組合值系數(shù)取值中，很多煤礦工業(yè)工程的活荷載組合值系數(shù)存在較大差距，為提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在設(shè)計中通常將建設(shè)場地中的井口房及提升泵機(jī)房的活荷載組合系數(shù)定為0.1，在煤倉及轉(zhuǎn)載站等工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，活荷載組合系數(shù)經(jīng)常取值為0.9，以保證總體設(shè)計效果。

3.4 加強(qiáng)斷面尺寸設(shè)計

在煤礦工業(yè)工程的特性和用途決定了，在具體設(shè)計中，適當(dāng)提升斷面尺寸，可保證后期使用的安全性和使用效果。為進(jìn)一步提升設(shè)計效果，需要結(jié)合實際情況合理設(shè)計，如果煤礦工程井筒的斷面比較大，則斷面尺寸可以設(shè)計成粗胖形，如果井筒斷面較小，則可以設(shè)計成細(xì)長形【4】。此種設(shè)計方法，既能滿足工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，還能減少后期投資。因此，在煤礦工業(yè)工程設(shè)計中，需要對每個箕斗斷面都進(jìn)行全面分析和論證，結(jié)合工程所在地的地質(zhì)條件和現(xiàn)有的施工條件，合理選擇井筒直徑，在滿足煤礦工業(yè)工程安全規(guī)程要求的基礎(chǔ)上，提升安全性。

4 結(jié)語

本文結(jié)合理論實踐，分析了煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，分析結(jié)果表明，煤礦工業(yè)工程具有很強(qiáng)的特殊性，對安全性、穩(wěn)定性有極高的要求。針對目前設(shè)計過于追求實用性，而忽略美觀性及藝術(shù)性的問題，可從加強(qiáng)基層設(shè)計、加強(qiáng)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、加強(qiáng)斷面尺寸設(shè)計等方面同時入手，兼顧實用性和美觀性，在保證煤礦生產(chǎn)安全性的基礎(chǔ)上，促使煤礦工業(yè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)持續(xù)發(fā)展。