钢结构在煤炭矿山地面建筑中的应用探究

寇志强

(山西太原古交马兰矿，山西 太原 030205)

我国社会经济发展进入“新常态”，能源基本消费结构产生相应变化。全面降低煤炭行业基础建设具有重要作用，在目前煤炭矿山地面建筑中应用工业化程度较高的钢结构具有重要作用，在工业建筑中通过钢结构替代原有的混凝土结构是建筑领域发展的重要态势。现阶段随着社会各个领域快速发展，建筑节能与环境保护在社会发展中的地位日益显现，工业建筑需要在环保基础上开展，对工业建筑绿色评价要求进行分析，钢结构在工业建筑中属于可回收性材料，其应用范围在逐步扩大。

1 钢结构的应用优势分析

目前钢结构钢材主要采用Q235，Q34钢，此类钢材用于地面建筑结构强度较高，在基本承载荷载系数相同情况下，钢结构自重要低于其他结构，产生的地震效应较小，在施工建设过程中便于进行安装与运输。钢结构在煤炭矿山地面建筑中应用能够全面发挥钢材强度高，塑性变形与协调变形能力强等基本特点，抗变形能力与抗震能力较好。钢结构建筑实际消耗的资源量与其他结构相比消耗资源量较低，在施工建设以及后期拆除中产生的污染性较低，各类固体建筑垃圾较少，另外，废钢还具有较大的回收率。在具体施工中，钢结构通过干式施工，占地施工面积较少，与传统施工环节相比产生的噪声较低，能够适应国家可持续发展要求，在提升施工效益基础上提高社会发展效益[1]。

从现阶段部分地区煤矿生产作业现状来看，由于受到市场经济发展影响，目前部分煤矿存在过度超采问题，导致矿井原有的生产年限和服务年限降低，矿山失去了开发价值会直接导致地面建设项目资源存在浪费问题，通过应用钢结构进行施工具有较大的回收价值。当前建筑各项应用性能要求较高，轻钢结构与开间合理布置，能全面适应各项工艺技术要求，墙体在布设过程中主要是非承重墙，这样便于房间的有效改造。在建筑外墙以及屋面施工中可以结合生产要求选取轻质材料，具有良好的外观表现效果，便于起到良好的环境美化作用。钢结构建筑主要是通过焊接进行连接，能够确保施工程度得到有效简化，节约煤矿建设时间，全面提升企业经济发展效益。

2 钢结构在煤炭矿山地面建筑的应用

2.1 钢结构在煤矿地面建筑应用情况分析

目前煤矿地面建筑都是由两个部分构成，分别是工业建筑物与行政福利建筑。其中行政福利建筑主要是由办公区域，联合建筑等构成，但是，此类建筑在煤矿地面受到建筑功能使用性影响存在一定差异，建筑结构形式还是以砖混结构与混凝土框架结构为主，总建筑面积中占据的比重较大，较多的都是构筑物与工业建筑，生产厂房实际包括的内容较多，主要有主厂房、井口房、末煤仓、污水处理厂、原煤仓至筛分车间栈等。当前钢结构在的煤矿地面建筑中主要应用在井口房、井架、厂房、食堂、材料库中进行应用。

2.2 煤矿地面建筑结构形式中钢结构的选择

煤矿地面建筑具有较为明显的表现特征，大多数建筑层数都控制在单层或是2层范围内，各个不同建筑物之间具有较大的跨度值。建筑物轴网布设整齐度有效提升，各类构件种类相对繁杂。有部分项目建设位于煤矿填方区，此区域实际施工工程量较大，消耗的资源量较高。对于此类区域可以采取相对传统的混凝土结构。施工周期较长以及资源浪费总量较大，对环境会产生较为严重的污染问题，不能适应社会发展新时期现代化煤矿建设的基本要求，所以在当前工业化煤矿地面建筑如果选取钢结构可以选用普通钢结构和轻型钢结构，在围护结构与承重结构中分别选用夹芯板、门式钢架为主。此外，需要对钢结构柱脚内力值进行控制，要低于混凝土结构。能够全面降低地基处理费用等[2]。

2.3 煤矿地面建筑钢结构可以解决的技术难题

在井架与井口房施工中应用冻结法会产生较大影响，当前建设过程中应用的冻结法，分析井筒凿井技术应用对施工区域周边地层物理力学性质产生的影响，对煤矿地面建筑安全性亦产生较大影响。在煤矿地面建筑施工建设过程中，需要根据施工要求及时拆除凿井、井架、井口房等，实际消耗的施工时间较长。为了调控占用井口时间，选用钢结构具有重要作用。在煤矿副井井口房中应用井筒施工技术，对井筒周边地基土体会产生较大扰动性，通过轻型钢结构体系，对地基采取浅层处理措施之后能够确保建筑功能稳定发挥，全面限制传统结构形式产生的多方面不良影响。井架是煤矿标志构筑物，钢结构井架自身具有良好的结构性能，综合强度较高，抗振性强，在实际设计过程中需要对结构设计方案进行分析，合理选用空间钢结构，对结构荷载合理取值。对结构材料选用等方面进行对比，能够优化工程建设，确保技术方案经济效益全面提升。

2.3.1 井口房

煤矿在具体施工建设过程中需要技术拆除临时凿井，然后预算井架、井口房等部分施工时间，通过合理选用钢结构能够对占用井口时间进行控制。比如将井筒施工技术应用到煤矿副井井口房的施工中，需要对施工区域周边地基基本变化情况进行分析，掌握地基土体自身冻融变化对井口房产生综合影响。由于混凝土结构自身具有较大自重信，在施工中会直接导致基础产生沉降问题，导致施工结构变形系数增大，出现不同程度开裂。如果地基采用桩基础等，会导致项目建设造价升高，不利于施工效益的提升。通过实践施工活动可以看出，通过应用轻钢结构，能够在地基浅层处理基础上确保建筑质量有效提升，还能抵御传统结构形式应用的不足之处，提高项目建设质量。

2.3.2 钢结构井架

在煤炭矿山地面建筑中，井架是地标构筑物，目前需要对煤炭深度进行分析，然后在建设中选取钢井架为煤炭立井开采的主要方案。与应用较多的现浇钢筋混凝土井塔相比，钢结构自重较轻，结构应用性较好，便于施工活动开展。从目前诸多中大型煤矿企业生产发展现状来看，箱形钢结构井架得到广泛应用。在具体设计过程中需要结合实际情况选取空间钢结构体系，拟定不同结构设计方案。对结构荷载进行取值，计算结构截面持续。再在各个设计方案基础上选取相应施工材料以及防腐技术，确保所选的方案综合效益较高。

3 结 语

总而言之，当前钢结构在煤炭矿山地面建筑中进行应用能够更好地促进绿色工业建筑全面发展，实现生态矿山建设，对各类资源合理利用，促进建设循环经济的全面发展。