煤矿总图竖向设计若干技巧浅谈

薛 飞

（中国煤炭科工集团有限公司 重庆设计研究院，中国 重庆400016）

0 引言

煤矿工业属于开采自然资源的采掘工业，既然是工业生产，从设计的角度就要充分考虑满足生产工艺要求，有利生产，方便生活，并使其流程先进合理等等。除此之外，作为工业生产，本人认为经济是很重要的，简单的说投资少，收益大就是经济。多数时候，煤矿地面工业场地的选址是不由设计者能够选择的，而是哪里有煤炭资源就布置在其地面附近。即使地面条件再差，也不得不按最终采矿专业提供给的井口位置及标高布置煤矿工业场地。尤其是在南方地区，煤矿开采难度大，地面条件较为恶劣，甚至会在丛山峻岭、小河溪谷之间布置一个场地。因此，煤矿地面竖向布置是否合理就变得尤为重要。

1 竖向布置的原则

竖向设计应和总平面布置统一考虑，并满足场地划分，生产运输及建构筑物在平面与竖向上的各种功能要求，充分利用场区自然地形，合理确定各种建构筑物和场地的标高。尽量避免大挖大填，力求减少土石方工程量，更重要的是必须满足防洪要求，以确保矿井的生产安全。因此在竖向布置应注意以下原则：

第一，工业场地布置在自然地形坡度大于4%的地段，建筑场地的宽度较小，建筑物高差大于1.5m的地段，特别是山区坡地，应采用阶梯式布置比较适宜。（阶梯式布置：把工业场地设计成若干个台阶并以陡坡或挡土墙相连接而成，各主要整平面连接处有明显的高差，且其一般在1m以上。）

第二，确定竖向设计标高时应避免大挖大填，以保持山地原地形地貌及天然植被，因为这些是山地结构、功能以及其它的各种生态过程的基本因素，正是受这些因素的影响，该地区才能形成特殊的山地气候，对山地生物的分布及功能产生直接的影响。如果山地的地形地貌及天然植被遭到的破坏，生态系统就会受其影响变得更加脆弱，甚至有崩溃的可能，最终会引发严重的水土流失及泥石流等地质灾害。

第三，认真分析现有自然地形、地质构造，对其进行充分利用：填沟造地、依山就势、避陡就缓。为保证建、构筑物的基础安全、经济，应尽量布置在挖方地段或填方少的区域；填方地段多宜布置材料堆场、作业场地、窄轨车场、道路、管线、绿化等对基础要求不高的场地。

2 煤矿工业产地竖向布置实例分析

实例一：重庆恒宇矿业有限公司小鱼沱煤矿

小渔沱煤矿副立井工业场地选址在坡地上，自然地形西高东低，东西走向自然坡地达到16.7%，竖向设计按阶梯式布置，最低场地设计标高+374.00m，最高场地设计标高+413.00m。如果场地只分为两个台阶布置，高差就达到39m，这样的挡墙和护坡代价太大，土石方量也会很大；为使场地竖向更为合理，将其一共分为7个不同标高的场地，台阶之间用护坡及挡墙连接，最高高差为14m，挡墙高度和护坡做起来就比较安全、经济，土石方量也比较少。比较起来，这种“化整为零”的处理方式，将39m的高差处理转化为若干个高差处理，就比较容易了。

场地北侧布置有一栋长67.2m，宽16.5m的宿舍楼，层数为14。此处自然地形最高为+411.00m，最低+399.00m，高差达到 12m，高差较大。为减少这种自然地形所造成的高差，将宿舍第一层平场设计标高定位+397.00m 和+400.00m，分为两个台阶，宿舍的总长度 67.2m，在其中间位置设置剪力墙，一半层数为13层，另一半为14层，也就是我们通常所说的错层布置。这样布置既解决了土石方量的问题，有使得基础深度没那么深。

实例二：云南省镇雄县河口煤矿

主平硐工业场地选址在坡地上，自然地形东高西低，东西走向自然坡地到达23.6%。主平硐布置场地东南侧，井口标高为+1525.00m，其西北侧布置有一器材库，需通过窄轨铁路与主平硐相连接，将地面的材料运往井下，窄轨铁路的最大纵坡4‰左右，所以器材库的设计标高必然在+1525.00m左右。然而受地形条件限制，器材库所处的自然地形标高为+1521.00m左右，这样就会造成基础埋深达到4m，不合理也不经济。因此，为解决这一问题，将器材库设计为两层，底层正立面朝西，设计标高为+1521.00m，与道路相连接，外运材料直接从一层卸货进入器材库；第二层正立面朝东，设计标高为+1525.00m，与窄轨铁路相连接，形成另一标高的材料场地。如图1所示：

图1

实例三：重庆开县龙泉煤矿

主平硐工业场地选址在坡地上，南侧和东侧靠山，北侧和西侧较低，相对高差较大。主平硐位于场地东南角，井口标高为+1256.00m，辅助运输方式采用窄轨铁路运输，窄轨铁路坡度控制在4‰，因此，辅助车间（器材库、修理车间）的平场标高应设置在+1256.00m左右。然而场地内自然地形标高较低，多为+1235.00m～+1250.00m，若按照+1256.00m作为平场标高，最高处需填21m之高，造成极端不合理。为解决这问题，将整个辅助场地及辅助车间的平场设计标高均设为较为合理的+1243.50m左右，此台阶布置有道路运输系统、窄轨铁路运输系统、材料堆场、作业场地；另一台阶设计标高为+1256.00m，主要布置窄轨铁路运输系统与井下连接，为减少填方量，这一台阶的面积较小，满足基本运输即可。以上两台阶的高差达到12.5m，为使这两台阶能够顺利连接，使材料能顺利与井下联系，在这两场地连接处绞车斜坡道，将两场地的窄轨铁路相连接起来，使材料运输能够在两场地内互通。

实例四：重庆市荣昌县九井煤矿

为解决井下瓦斯抽采问题，风井场地附近需布置瓦斯抽采泵房。而场地高差较大，通往瓦斯泵房道路的坡度也较大，已经超过规范规定的8%。因此，瓦斯抽采泵房的设计标高是否合理尤为重要。从自然地形来看，该地形自然标高+333.00m～+337.00m。道路按最大坡度设计，到达此地最高的标高为+329.00m，若将瓦斯泵房的平场标高设为+329.00m，则场地挖方较大，而且场地地质条件较好，多为比较完整的岩石基础，施工难度也较大。考虑到以上的条件，最终将瓦斯泵房的平场设计标高定为+330.20m（建筑物2～3m范围均为此标高），高于道路1.2m，作为一个卸材料设备的平台。虽然道路要低于建筑物标高，但是也是满足消防通道防火规范的要求的。

3 结语

以上实例中我们不难得出，竖向设计主要体现在减少填方量，使土石方和建（构）筑物基础、挡墙、护坡等工程量最少，到达相对合理。在充分利用地形的条件下，满足建（构）筑物之间生产联系对标高的要求，为场地内外运输创造良好条件。个人认为，在地形相对复杂的场地，一项优秀的总图布置方案主要取决于竖向布置是否合理、经济。

［1］煤炭工业矿井设计规范[S].

［2］工业企业总平面设计[Z].

［3］厂址选择[Z].