煤礦工業工程結構設計的要點淺析

宋慧斌

（山西潞安工程勘察設計咨詢有限責任公司，山西 長治 046204）

1 煤礦工業工程結構設計的原則

煤礦工業工程有其特殊的用途，在設計時要綜合考慮多方面內容。隨著我國社會經濟的不斷發展，煤礦開采力度不斷加大，煤礦礦井的面積較大，結構復雜，設計跨度大。因而，在具體設計中，要充分考慮煤礦工業工程的負載能力、整體布局，采用先進的設計理念【1】。對礦井下方的工程，更要選擇輕質材料，以提升運行時的安全系數。

2 煤礦工業工程結構設計現狀分析

煤炭是目前我國社會經濟發展的主要能源之一，雖然近年來，清潔能源、可再生能源不斷發展，但煤炭仍然占據一席之地。煤礦工業工程結構設計效果，煤礦開采的安全性、開采效率等方面皆有較大影響。但很多設計方，比較注重煤礦工業工程結構設計的實用性，而忽略了煤礦工業工程的結構特性，煤礦工業工程不單單是一個冰冷、簡單的框架結構形式，更要融入先進的技術理念和工程特有的形象等元素。近年來，煤礦工業工程結構設計中，依然存在一個比較嚴重的誤區，就是過于強調結構的功能，對美觀性、藝術性層面的認知不足。此種只注重功能而忽略美觀的設計理念，會影響煤礦工業工程結構設計的發展，影響結構設計整個行業發展的原因在于有些設計人員缺乏創新意識和設計特長。

3 煤礦工業工程結構設計要點

3.1 加強基層設計

煤礦工業工程的特殊性，決定了基層對地基變形調節有較大影響，比如：如果煤礦工業工程的基礎和上部結構的剛度都比較大，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，但容易發生傾斜倒塌的問題。但在實際設計中，基礎和上部結構的剛度，會受到多種因素的聯合影響，在基礎設計中要先滿足上部結構的要求。基礎會發生不均勻的沉降問題，降低基礎之間的接觸面積。但由于基礎所傳遞的總荷載并不會發生變化，此時，基礎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。當地基土受到壓實之后，會導致基層發生重新分布，加快煤礦工業工程切入基礎的速度，促使受到采動影響的地層能夠達到平衡狀態【2】。

在基礎設計中，還要加強對每寸土地的利用，實現資源最大化利用，比如：在設計中采用BIM技術，利用BIM技術的可視化、三維立體化，對設計效果進行分析，發現交叉碰撞問題及時處理，以提升基礎設計的安全性。

3.2 加強煤礦生產設施的排水結構設計

①外排水結構設計。在構筑物外加設盲溝、濾管等排水設施，使地表水能夠流進盲溝及濾管，朝著低處流，同時還應控制好排水坡度，以確保流水的通暢性，從而得到理想的排水效果，其結構如圖1所示。

②內排水結構設計。這種方式是在地道內側設置排水溝，將內側側壁滲進的水引入積水坑，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，達到有效排水的目的。

3.3 加強輕鋼結構設計

煤礦生產的特殊性決定了鋼筋混凝土結構會導致煤礦工業工程發生不同程度的形變，而輕鋼結構則具有良好的協調能力，只需要在基礎上進行簡單處理，就可以滿足對安全性的需求。但在具體設計中，為最大限度上設計的準確性，煤礦工業工程的梁扭矩折減系數，必須符合現有工藝的設計要求。尤其是在煤礦工業工程活荷載組合值系數取值中，很多煤礦工業工程的活荷載組合值系數存在較大差距，為提升結構的穩定性，在設計中通常將建設場地中的井口房及提升泵機房的活荷載組合系數定為0.1，在煤倉及轉載站等工程結構設計時，活荷載組合系數經常取值為0.9，以保證總體設計效果。

3.4 加強斷面尺寸設計

在煤礦工業工程的特性和用途決定了，在具體設計中，適當提升斷面尺寸，可保證后期使用的安全性和使用效果。為進一步提升設計效果，需要結合實際情況合理設計，如果煤礦工程井筒的斷面比較大，則斷面尺寸可以設計成粗胖形，如果井筒斷面較小，則可以設計成細長形【4】。此種設計方法，既能滿足工程結構設計的要求，還能減少后期投資。因此，在煤礦工業工程設計中，需要對每個箕斗斷面都進行全面分析和論證，結合工程所在地的地質條件和現有的施工條件，合理選擇井筒直徑，在滿足煤礦工業工程安全規程要求的基礎上，提升安全性。

4 結語

本文結合理論實踐，分析了煤礦工業工程結構設計的要點，分析結果表明，煤礦工業工程具有很強的特殊性，對安全性、穩定性有極高的要求。針對目前設計過于追求實用性，而忽略美觀性及藝術性的問題，可從加強基層設計、加強輕鋼結構設計、加強斷面尺寸設計等方面同時入手，兼顧實用性和美觀性，在保證煤礦生產安全性的基礎上，促使煤礦工業工程結構設計行業持續發展。