基于煤矿总图竖向设计的研究与实现

吴成波

摘要：在整个建筑领域中，总图的设计是整个场地设计中的重要组成部分，在对总图设计时，要注重兼顾竖向设计图的作用，其与总平面是相互依赖、不可分割的关系，竖向设计的好坏将会直接影响到后面的一系列工作，甚至是整体的经济效益，所以其作用不可忽视。本文主要从煤矿总图进行竖向设计的意义、总图在竖向设计时需要遵循的原则、煤矿总图设计的几项基本内容、煤矿总图竖向设计的要点等几个方面展开研究，并通过此些内容来探讨煤矿总图竖向设计的技巧。

关键词：煤矿总图;竖向设计;技巧

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）33-0239-02

煤矿开采业是自然资源开采的一种工业生产活动，而煤矿开采的场地不是由人为可以决定的，而是由煤炭资源所在的位置所决定。很多地区的自然地理状况极差，甚至是恶劣，为煤炭资源的开采增加了难度，因此煤矿开采的竖向布置尤为重要，且竖向设计还决定着整个建筑的效能是否能发挥出来、发挥出来的效能是否能达到最大，所以，这也就决定了总图竖向设计的重要地位。同时需要强调的是，竖向设计与平面设计必须处于统一性的前提下，二者相辅相成，只有二者的功能相配合，才能使整个建筑场地的各项活动得以顺利进行，并保证经济效益，加快建设与开采。

1煤矿总图进行竖向设计的意义

煤矿总图的竖向设计在场地的整体规划中占据着不可忽视的地位，是整体设计的重要一个模块。总图在设计时应当与总平面布置进行总体规划和整体布局，二者相互联系，相互依赖，具有同等重要的地位和作用，所以，不能将二者分离开来，要进行统一设计与安排，同时与场地的合理划分、建筑用地、运输路线等部分进行协调安排，能否充分利用已有的地形地势对整个布局的综合性强弱有着至关重要的影响，而对地形地势的利用及規划也离不开竖向设计总图，由此可见竖向设计总图在煤矿开采过程中的重要地位。并且，竖向设计总图的设计是否科学将会对整个场地的总体效能和效益产生直接的影响，如果不能科学、全面、合理的设计总图，则某些方面的某些性能的发挥可能会受到极大的限制，从而不能充分的利用资源，造成成本的增加，极大的影响经济效益甚至是社会效益，尤其是地势起伏过大的地区，由于地形地势的影响，建筑物等的建构及位置的确定等更是增加了难度，有鉴于此，竖向设计总图的设计更是至关重要。在总图的竖向设计当中，除了考虑场地的安排、路线运输等部分以外，还要重点考虑防洪以及坍塌等可能出现的安全问题，以免造成不必要的意外和损失。由此可得，煤矿总图的竖向设计在整个场地开发中对降低生产成本、合理安排整体布局、维持生态、减少甚至避免意外、最大程度保证财产和人员安全等方面具有重要的意义。

2总图在竖向设计时需要遵循的原则

竖向设计总图在煤矿开采过程中有着不可替代的作用，并占据着极其重要的地位，为了保证竖向设计总图的合理性与安全性，在总图的竖向设计时需要遵循以下几条原则：

第一，工业场地的安排要本着在坡度5%以上的地段分布的原则，且最好是选在建筑场地占地的长度和宽度相对较小，建筑物的高差又在2米及以上的地段为最适。如果是在山区的坡地，则应该按照阶梯式的布局来安排，即将工业场地总体设计为阶梯状，以挡土墙或者自然地势的陡坡为连接，并要使各个主要的连接的平面存在一定的高度差，高度差起码要大于1米。

第二，在设计竖向图的标高时，要注意的是尽量避免过度挖掘和过度填补，尽量保证原有的地形地貌以及动植物等不被破坏，整个开发过程降低对自然的破坏，减轻对生态系统的破坏，最大限度地维持原有的生态平衡，以免造成山体滑坡或泥石流等自然灾害，不仅不利于整个煤矿的开采活动的进行，甚至还会威胁到财产安全和人员的生命安全。

第三，对所处和即将进行活动的地形、地势、地质等进行一一研究与分析，在其能保证安全的前提下，寻找可利用和改进之处，例如填沟造路、依山而建、远陡近缓等，要使建筑物的建构能在安全的前提下最大程度地降低成本，则应将其安排在挖方地段或者是填方少的地段。填方多的区域可以用来安置一些材料或者是设计路线、管线、某些器材的储放地等，抑或对其进行单纯的绿化来改善环境，增加生物多样性，维护该处的生态平衡。

3煤矿总图设计的几项基本内容

第一，竖向设计的形式。在煤矿总图的竖向设计中，首先需要确定的是场地的竖向设计形式和平土的标高，而后再进行场地的平整等活动。竖向设计形式通常是根据整平面与整平面之间的连接方式来分类，主要可分为三大种类型，第一种是场地的处理在整平面之间的高度差呈现出非常小的形态，整体来看非常的接近于原有的地形地势，此为平坡式设计，如果所处的场地坡度较小（通常小于3%），且场地的宽度也较小时，则可利用平坡式设计形式，这种形式的设计的优点在于容易铺设管道和进行向外运输。第二种是场地处理成台阶状的形式，各个平整面之间有着明显的高度差，其间用挡土墙或者自然地势的陡坡为连接，此为阶梯式设计，如果所处的场地坡度较大（通常认为大于3%），且场地的总体面积也较大时，则可利用阶梯式设计形式。最后一种是综合了前两种设计形式，即在场地的设计中综合运用平坡式设计形式和阶梯式设计形式，此为混合式设计形式，此种形式的利用最为广泛，可以根据实际情况进行设计，具有较大的自由性和实用性。

第二，总图绘制以及平土标高。平土标高与竖向设计有着紧密相关的联系，平土标高是总图竖向设计的基础，竖向设计为平土标高提供总体数据，同时，平土标高也为场地的平整提供了依据。场地的标高也是一项整体性和综合性较高的工程，在确定标高时，首要的是确保场地的安全情况，即避免会发生洪水、内涝等自然灾害的地方，其次是要与周围的城镇、企业以及居民区等建筑群的标高相符合，以保证便于联系、运输便利、排水通畅等可以正常运行。另外，对基础工程量加以控制，减少对场地土壤松散程度的影响，场地的挖掘和填补也要因地制宜，一切以原有的自然地形为基础。煤矿总图的设计是根据整个场地及其周围环境绘制出来的，整个图包含了多种信息与图标，包括各个建筑的位置、朝向、周边道路、绿化等信息，一般高大的建筑、复杂的地形区等区域可用箭头来表示，剩余的很多图示可以利用等高线布设形势来标注。另外，在图中还应该标注好容积、绿地占地面积以及道路占地等各种需求，为后期的建筑的定位、建构以及细节安排提供参考的详细数据。

第三，平整场地。在完成竖向设计的形式和平土高标两项后，下一步需要进行的便是对场地进行平整，即场地平基图的设计与确定。场地平基图主要有两大种形式方法：方格网法和断面法。方格网法是适应于坡度较小、地势较为和缓的场地，在利用此方法进行平土高标的数据计算时，必须要先对坡度进行假定设计，而后才能对平土标高进行计算，但是假定设计的数据与真实的土方量之间还是存在一定的差距，所以还是需要通过另外的计算才能使数据更加精确，而这也是方格网法的最大优势所在，即计算所得数据精密准确，从而被广泛地应用_31。另一种方法是断面法，此种方法与方格网法相反，是适应于坡度较大、地势起伏大的山丘类地形处，与竖向设计中的阶梯式设计存在一定的相似之处，不同的是断面法是将场地的高度差处或长边处进行“断面”，即把场地全都放在同一高度上进行平土标高的计算。

4煤矿总图竖向设计的要点

第一，对场地进行深入的研究与分析。在对煤矿场地进行总图竖向设计之前，首先应当先对场地进行深入的研究与分析，研究和分析的重点主要是场地所处的地形、地势、地质、水文、交通状况。对地形地貌的研究分析主要是为了对场地所处的总体地势进行整体把握，也包括其中的地势走向、地形起伏程度等;对水文情况的研究分析是为了通过水位的高低、汇流情况及汇水面积等情况来更好地把握地质状况;对交通状况的研究分析是为了与周围的公路、铁路以及水路等形成联系，以保证输入输出的交通流畅。另外，对场地的各部分进行亲自勘探考察是保证数据精确的重要环节之一。

第二，最大限度满足煤矿开采各环节的需求。煤矿总图竖向设计本身就是为了便利煤矿场地的开采，最大程度的满足煤矿开采各方面各环节的需求可以认为是总图竖向设计的一个基本。当技术人员在进行煤矿总图竖向设计之前，就必须先去了解煤矿开采工程的整个流程，并把握其作业特点，而后再根据所处的地形地貌以及水文等条件设计坡度安置和排水、交通等问题，满足各个环节所需要的条件，从而使整条生产、运输线能够连贯，提高生产效率和安全系数。

第三，改善物流，寻找最优路线。物流是由时间和空间两部分决定的，现代物流是集信息、运输、存储、搬运等各项于一体的集成式新运输方式，这种新运输方式的突出优点在于能降低物流过程中的总成本，并节约时间。煤矿的输出并不十分适合现代物流运输方式，这就需要总图竖向设计的工作人员在设计总图前对场地进行总体把握，绘图前要将物流运输的问题考虑到其中去，根据场地所处位置的自然地理位置和地形地貌以及水文的现况去确定最优的运输路线，物流运输的方向、重量以及所用的时间等问题都是影响整体效益的部分，这就需要选择与地势相同方向的道路或沿水路顺流的方向，以此减小阻力，缩短运输的路程和时间，减少能源的消耗，节约总成本，提高经济效益。

第四，综合利用场地的可利用条件，达到设计最优。根据场地的地形地势、水文以及交通路线等各方面的整体把握，进行综合性的场地设计。对周围的城镇、居民群等建筑物群和公路、水路等进行标注，以保证从生产到运输的连续性。且要根据不同的地势进行不同的设计，对较为平缓的地区，可以建立车间并与该地的等高线处于同一高度上，有利于运输和排水;在地势起伏较大的地区，建筑物的种类可以根据地势而建，或利用阶梯状的设计，这样的设计有利于充分利用场地的资源，也有利于某些建筑物能充分利用地势作为自身的优势条件。

综上所述，随着经济和科技的不断发展进步，对煤炭资源的需求进一步扩大，煤礦开采的工程量也随之逐渐增大，在整个开采过程中总图竖向设计发挥着重要的作用，其设计的科学性和合理性将直接影响到整个工程，因此，在开采前，要做好总图竖向设计的工作，以保证煤矿开采的流畅、安全进行。