矿山厂房建筑结构设计优化措施

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摘要：矿山厂房建筑是为矿山生产系统以及生产辅助系统提供相关服务的地面建筑物及相关设施。随着采矿行业技术水平的不断提高，以及人们对矿山建筑节能、节地以及综合人性化功能等方面要求的不断提高，许多旧的矿山厂房建筑已难以适应现代采矿行业的生产和发展，迫切需要进行优化改造。本文主要分析了矿山厂房建筑结构设计发展趋势，并对建筑的优化设计方案进行了探讨。

关键词：矿山厂房；建筑结构；设计优化

矿山厂房是矿山建筑中重要的组成部分，是承担矿山生产、后勤、精选、仓储、运输等各项工作的基本载体，其职能繁多、功能各异，如果在矿山厂房建筑设计中为了突出建筑功能，进行细化分区布置的话，则往往会造成矿山厂房建筑占地过多、资源消耗过大、建筑成本过高的情况。并且，很多老旧的矿山厂房还存在着结构设计不合理、功能分区不合理、资源配置不合理等情况，给矿山的各项生产和生产辅助活动造成了极大的不便，并且还增加了建筑成本以及水、电、暖、土地等各项资源的消耗，这与建设绿色矿山、高效矿山、集约型矿山的建设理念显然是背道而驰的。随着社会的发展和人们节约环保意识的增强，人们对矿山厂房建筑的要求越来越高，尤其对建筑布局合理性、使用便捷性等方面提出了更高的要求，由此，发展整体建筑、联合建筑、环保节能建筑成为了未来矿山厂房建筑优化设计的方向。

一、矿山厂房建筑结构设计中存在的问题

矿山厂房建筑主要由七大部分组成：提升系统，如井架、井塔、提升机房等；加工、贮存系统，有井口房、筛分楼、选矸楼、选矿厂房、输送皮带走廊、矿仓、贮矿场以及废石仓、尾矿库等；通风系统，有通风机房、加热室风道等；动力供应系统，有空压房、变电所及其附属构筑物等；地面运输系统，各种运输线路及附属建筑物，如货物站台、行车指挥所等；给、排水及供热系统，如水泵房、水塔、水池、锅炉房、污水处理厂房等；其他附属厂房如机修厂、设备库、材料库、炸药库、车库、油脂库等。早期的矿井建设主要考虑的是如何早建成、早投产、早见效，矿山厂房的设计与建设也是围绕这个思想来进行的，因而从前的矿山厂房在设计、规划等方面也较为粗糙，较为随意。在厂房建筑设计方面缺乏合理细致的规划，厂房功能分区也较为混乱，建筑布局分而散，结构设计杂而乱，厂房通风、采光、采暖等服务功能较差，对于厂房节能、环保、占地等方面更是考虑甚少。矿山厂房建筑设计中存在的弊病主要有以下几点：

1.厂房内部功能分区不合理。有的厂房建设时缺乏对内部功能分区的足够考虑，有的厂房内各种功能房间简单随意拼合，无明确的、合理的功能分区，导致厂房建筑使用功能混乱，人流往来混杂，内部空气污浊，噪音嘈杂，给矿山生产、后勤服务、办公管理等各项工作带来了诸多影响和不便，尤其是在一些年代较早的老矿区还能见到此类厂房建筑。

2.厂房建筑整体规划不合理。以前的矿山厂房建筑规划设计时，盲目图大，“摊大饼”的情况较多，厂房建筑设施间距过大，而且对于各种不同功能类型的厂房布置也缺乏合理规划。在保持矿山厂房“五脏俱全”的前提下，则势必造成了厂房建筑占地面积过大，对环境破坏影响较大，以及相应的道路、管线等基建工程量、施工费用、运行维护等费用增加的情况。

3.建筑材料不利于回收利用。在传统的矿山厂房建筑设计中，很多厂房基本都采用钢筋混凝土框排架的结构形式，短期内节省了投资，取得了较好的使用效果和投资效益，在我国这一设计思路也沿用了几十年。但矿山不是永久的居民区，一般都有一定的服务年限，随着资源的不断开采和我国能源结构的不断调整，我们经常可以看到很多矿山资源在枯竭，达到服务年限、完成历史使命后就人去楼空，一片荒芜了。留下的破旧厂房却仍然饱经风雨，难以拆迁，当地环境也是满目疮痍，造成了极大的资源浪费和环境破坏。

4.建筑设计缺乏环保理念。很多矿山厂房建筑在设计建设时只考虑其生产服务功能和基本的地质环境条件，对区域自然环境，如光照、风向等缺乏考虑和利用，使得一些厂房建筑通风、采光等效果较差，厂房光线昏暗、环境湿闷，不利于人们生产作业。为了改善厂房环境，不得不增加人工照明和其他一些通风、空调设备，这就造成了各种能源的消耗，增加了厂房运行成本。

二、矿山厂房建筑的优化设计思路

根据矿山厂房建筑中存在的问题，我们提出了以下的优化设计思路，即在保持完备使用功能的前提下使厂房建筑向整体集中，紧凑布置；发展联合建筑，在人性化设计理念下实现厂房建筑功能的合理分区；体现厂房建筑的节能环保理念。

1.厂房建筑紧凑布置。在设计时要充分体现节约用地的设计理念，在满足生产要求、便于使用的前提下，使厂房建筑布局尽量紧凑、集中，减少占地面积，提高土地使用效率，减少对周边环境影响。第一，优化总平面布置，根据区域内地质情况和生产工艺情况，优先布置建筑体积较大的厂房建筑，尽可能使建筑平行排列布置，以减少三角地带和死角面积，在零散空白地段则分散布置一些占地少、体量小的厂房和绿地等。同时在总平面设计中，应考虑尽量把工艺流程联系密切，功能、安全措施相近的厂房联合布置、高层布置，这样既减少了厂房总占地面积，使土地利用最大化，同时也减少了能源消耗。第二，压缩厂房建筑间距，在保证良好通风、采光和工艺流程不受影响的前提下，尽量压缩厂房间距，增加厂房的整体紧凑性，同时也应注意确保各厂房间足够的防火间距。特别是应将一些火灾危险性大，有可能泄露有毒有害、可燃可爆物质的厂房布置在场地边缘、人流较少的区域，并保持与其他建筑足够的安全距离。第三，优化厂房竖向设计，充分考虑地形条件，依山就势、填沟造地，使一些地形起伏较大的矿山能够充分利用竖向空间，尽可能将工艺联系紧密的厂房布置在同一台阶，共用道路。

2.优化内部分区。厂房建设应以发展联合建筑为主，内部分区应以利于生产、利于人性化需求为基本原则，首先对厂房内部空间进行合理的、明确的分区，将功能相近且互不影响的空间布置在一起；人流量、物流量、车流量较多的区域布置在厂房空间的下部，且空间线路应适合人流线路。以井下工人流为例，工人下井前先进入任务交代室，随后进入更衣室，然后再到矿灯室领取工作设备，最后下井；工人出井线路也首先进入矿灯房交还工具，然后到更衣室和淋浴房，最后再到更衣室换上便装。为满足工人需求，则需要在这条线路上设置各种功能的房间；并且这条线路上人流也很集中，为提高生产效率，减少人员走动距离，则将该线路房间布置在建筑下部。在厂房建筑的上部则可以布置配电室、热交换站以及会议室、调度室等空间，从而联合建筑内部形成合理的内部分区。

3.体现节能环保设计理念。一些矿山厂房如材料厂房、机修厂房、选矿厂房等可以考虑采用钢结构替代钢筋混凝土结构，这样虽然短期内可能没有明显的效果，但从长期看，更利于厂房的拆迁和建筑钢材的回收再利用，而且厂房占地也可恢复原貌，这对于一些服务年限较短的矿山来说更为适宜。在厂房设计时应充分考虑光照、风向等自然环境条件，合理设计建筑朝向、结构等，尽量利用日光照明和自然通风，减少能源的消耗，从而体现节能环保的设计思维。

三、结语

整体建筑、联合建筑、节能环保建筑是未来矿山厂房建筑发展的方向。矿山厂房建筑不仅与矿山生产联系密切，同时还与矿山的资源、环境等息息相关，因此，我们在矿山厂房优化设计时，不仅要考虑生产实际，使矿山厂房更好地发挥生产服务作用；同时，也要考虑节能环保，实现矿山厂房良好的经济效益和环境效益，这也是我们矿山厂房建筑结构优化设计的指导思想。

作者:朱晓陆 单位:中国五矿邯邢矿业有限公司

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.煤矿矿井建筑结构设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]许志中.我国工业建筑节能设计初探[J].工程建设与设计，2008（7）：21.

[3]彭一刚.建筑空间组合论[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.