煤矿地面建筑物结构设计探讨

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1煤矿地面建筑概述

煤矿地面建筑含生活建筑和工业建筑两种形式，其中工业建筑多为单层或两层的较低建筑，地板和地板负荷较小，一般采用框架结构设计、钢筋混凝土框架结构设计、框排架结构设计等。由于资源消耗大、环境污染严重、工期长、见效慢，这些结构设计模式已不适应现代煤矿建设的发展。

2轻钢结构在煤矿地面建筑中的应用

轻钢结构非常适合煤矿地面施工的需要，如井口房、驾驶室等建筑。因为煤矿建设的特殊性，如:井筒施工会对周围地面造成冲击，使井筒周围的土地松动，使用传统的钢筋混凝土框架或排架结构，易使建筑物沉降、结构变形。轻钢结构重量轻、变形协调能力强，只需针对基础进行简单的处理，就可以使工业建筑安全使用，不仅可以保证煤矿的正常工作，而且还可以降低工程造价，克服传统结构形式的缺点。

2．1所用建筑材料混凝土和钢材的型号标准

建筑材料的选择是煤矿矿井建筑结构设计中关键的问题，选取建筑结构材料的原则是适合本矿井特点、有可靠保证的、经实践验证的新型建筑材料。混凝土的选用标准:煤矿矿井建筑基础垫层多采用混凝土等级小于等于C15的素混凝土。钢筋强度等级超过400MPa时，混凝土强度要保持在C25以上，选用C30混凝土更适合。煤矿矿井储煤仓多采用混凝土等级C30～C40之间的预应力收稿日期:2017－03－27作者简介:齐亚楠(1986－)，女，本科学历，工程师，现在中煤西安设计工程有限责任公司从事结构设计工作。混凝土结构。煤矿矿井筛分车间由于受到重复荷载的钢筋混凝土构件的重力，所选混凝土强度等级要在C30以上。钢材的选用标准:梁和柱等纵向受力的普通钢筋一般采用HRB400级、HRB500级、HRBF500级。在实际施工中大多采用HRB400级的钢筋，相应的混凝土一般采用C30。承重钢结构材料采用Q345钢、Q390钢和Q420钢比较适宜。按强度控制结构构件的截面时，由于Q345钢的屈服强度比较高，比Q235钢的屈服强度提高了约45%，所以采用Q345钢比Q235钢能够节约30%左右。在煤矿矿井建筑结构中常用的吊车梁，多数都是轻(A1～A3)级或中级(A4、A5)，通常情况下设计为铰接。多采用型钢作为吊车梁的基础材料，采用钢板进行焊接制作时，一般选用Q345－C型钢板来保证它的冲击韧性。钢结构的焊接材料要与连接件材料相适应，如果不同强度的钢材进行连接，一般情况下使用强度低的钢材比较适应。进行手工焊接的时候，Q235钢材通常用E43型焊条;Q345通常采用E50型焊条。

2．2一般情况下的建筑系数取值要求

2．2．1建筑梁的扭矩折减系数取值要求

由于机房里有比较多的吊挂物件，并且在建筑墙面上有很多洞孔，所以机房周围要适当设置一些辅助支撑设备。在进行建筑结构设计的时候，为了能够使数值更加精确，建筑梁扭矩折减系数必须要符合工艺设计的要求。一般情况下，要按照建筑孔洞的尺寸来计算梁扭矩折减系数，调整的范围0．3－0．4。

2．2．2建筑活载组合值系数的取值要求

大部分煤矿矿井建筑物的楼面活载组合值系数不同。一般情况下工业场地内的井口房、提升机房、输送机栈桥、翻车机房等活载组合值系数为0．1，在筛分楼、选矸楼、转载站、煤仓等活载组合值系数为0．9。因此，为了能使各个数值更加精准，并且符合建筑工程的质量标准要求，在设计煤矿矿井建筑结构的时候，必须要按照工业场地的建筑类型，严格选择活载组合系数进行设计。

3优化煤矿地面建筑环境的功能性设计

在煤矿地面建筑的优化设计中，不仅要优化建筑材料的使用，还要优化周边环境。

3．1建筑环境视觉效果的设计与优化

现存煤矿建筑大都是20世纪60年代建设的，受当时经济因素的影响，墙面都是清水或混水钢筋混凝土的材质，经过长期的风化剥蚀，许多建筑虽然能够继续使用，但外观陈旧了，对煤矿地面环境外观美产生严重影响。从技术角度分析，比较总体规划如新建、拆除、扩建等，与在建筑布局、造型、容积、色彩、款式等方面重新科学优化设计，建筑环境视觉效果加以改进。通过对建筑设计风格的优化，改变煤矿建设旧模式形式单调为多元化趋势，将矩形平面设计规则为不规则形状，梯形、圆形、多边形;增加凹凸线、虚线直线、圆弧、弯曲的形状;在一个单一的色调装饰墙外壁表面采用多彩漆;除对不同颜色的外墙砖粘贴的低层建筑外，改变了原有的僵化的风格。

3．2建筑能耗优化设计

在当前低碳环保倡导的口号下，合理使用自然采光、通风、采暖围护结构、屋面结构、地板保温等。根据不同地理环境的要求，充分利用周围的自然环境，实现健康、节能设计。改变煤矿地面建设现状，充分利用自然采光在冬季取暖和夏季乘凉，优化设计中充分利用自然采光，自然通风，余热，设置遮阳组件;代替普通黏土砖墙的轻质复合墙体，工人经常修理工作所用房间、矿灯房间、起重灯具房间等更应如此;优化设计屋顶为坡屋顶，有利于排水渗漏，同时也能改善室内微气候舒适性。

作者:齐亚楠 单位:中煤西安设计工程有限责任公司

参考文献:

［1］李合章．煤矿采空区对地面建筑物的影响及预防对策［J］．煤炭技术，2013，(9):135－136．