煤矿井下施工环境解析及建筑设施结构设计

煤矿井下施工环境解析及建筑设施结构设计

王海亮

冀中能源股份有限公司内蒙古分公司鄂尔多斯市盛鑫煤业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市017000

摘要：安全是煤矿生产中最重要的因素，尤其是煤矿井下作业，关系到施工人员的安全。地下煤矿建设环境复杂，地下矿山存在诸多未知因素，往往给煤矿开采带来困难。分析了煤矿的施工环境，分析了施工设施。根据煤矿的施工环境，进行了相关施工设施的结构设计。

关键词：煤矿；井下施工；环境解析；建筑设施

1引言

煤矿工人在地下建筑环境非常恶劣，他们的工作环境是在地下，随时都会有危险，这会让他们在瞬间失去生命。为了提高其工作的安全率，有必要对其地下建筑环境进行详细的分析，并根据这些特殊的环境对地下建筑设施的结构进行特殊设计。

2国内煤矿井下作业环境现状

根据国务院发布的《大气污染防治行动计划》，到目前为止我国煤炭在能源结构中占比依然接近65%，经济发展对煤炭的需求依然强烈。在这种情况下，按照2015年的数据，我国有11000个煤矿，有580万名煤矿工人。如果按三班倒的话，每时每刻都有近两百万人在地下巷道里作业。大多数国内煤矿技术水平相对于国外整体较低，机械化虽然基本普及，但由于自动化程度不高，在大多数矿井，井下还需要大量的人员来进行作业。由于产能的快速扩张和对于成本的严格控制，导致井下作业环境恶劣，极大地影响着煤矿工人的身心健康。

3改善井下作业环境的一些措施

3.1煤矿管理者从思想上高度重视

煤矿井下作业环境对矿工的危害虽然短期内不可完全消除，但都是可控、可降低的，之所以形成对矿工的长期危害，根本原因还是煤矿管理者对这些危害没有从思想上高度重视。煤矿开采，走过了纯手工开采、半机械化开采、机械化开采、半自动化开采这几个阶段，每一个阶段的跨越过程都用了数十年的时间。在每个阶段的跨越过程中都需要投入大量的资金来实现工艺和设备的更替，但对于煤矿井下作业环境的改善，由于没有直接的经济回报，一直都滞后于开采工艺和设备的更迭。随着技术的进步，以及人们思想觉悟的提高，人力成本在煤矿生产成本的占比会越来越高，井下作业环境的改善将逐步和煤矿的经营管理水平挂钩，从而倒逼煤矿管理者要从思想上改变，从资金上加大投入对井下环境的重视程度。

3.2从技术层面改善井下作业环境

（1）提升煤矿开采技术，降低井下作业人数。一些老的矿井产量可能只有200~300万t，在册职工却高达七、八千人，井下人员超过三、四千人；而近年新建设的千万吨级矿井，由于新技术、新工艺的大量应用，矿井全部工作人员只有几百人，井下作业人员相对更少。作业人员少了，作业环境改善的资金总投入需求自然减少，单位区域的作业环境自然可以获得显著提升。（2）提升井下环境改善技术。比如采用先进的防尘技术，减少粉尘的产生和空气中固体颗粒的数量；采用合理的排水技术，降低巷道水的影响范围；做好瓦斯气体的监控监测，对人员作业区域的有毒气体及时预警等。

3.3提高井下作业人员的自我保护意识

煤矿要长期开展对井下作业人员的自我保护培训。比如由于井下作业人员的自我保护意识淡薄，最简单、保护最直接的防尘面罩在煤矿井下的使用率并不高。煤矿在做好对矿工的保护措施前提下，矿工也应该意识到，作业环境关乎自己的切身利益，要积极配合煤矿的各类安全管理，不要违章作业，脱离煤矿的安全保护区域；对于煤矿提供的各类劳动保护措施，要积极配合，尽可能地使自身处于保护之下。

4煤矿井下高质量建筑的设计

4.1井口房和井颈

井口室的主要结构应为钢筋混凝土结构和砌体结构。在设计中，应尽量将独立的结构体系从煤仓、井架或井筒中取出。此外，还应根据井架基础埋深、安全出口、管井位置和热风管道选择结构布置方案。井颈的设计可以与地下室的地下室相结合，设计可以分开。当井壁有壁座时，应充分考虑其对梁、防火门、井架底梁和安全出口位置的影响。

4.2提升机房

提升机房的结构设计可分为2种单绳缠绕和多绳摩擦，其中单绳缠绕结构多选用钢门框刚架或混凝土框架结构，多绳摩擦结构有多种选择。地下室混凝土框架排或两层混凝土框架结构，不仅与井架底座一起布置。基础高度要协调，同时要充分考虑其与工艺专业的密切合作。此外，提升设备的基础和底板应与主结构和设备底座分开，避免发生重合现象，绳孔的2边不应布置在一定范围内，以避免出现这种现象。钢丝绳的碰撞或磨损。

4.3输煤栈桥

煤炭运输栈桥的设计可分为2个部分：支撑结构和栈桥结构，其中跨度为12m时可选择混凝土结构，在12m以上时应选择钢结构，当支撑高度小于5m时，应采用钢结构。可以选择砌体结构来支撑。在5m以上时，应选用钢结构或混凝土结构。根据栈桥的结构形式和下部支撑结构的类型，将栈桥的设计分为可以形成独立的结构力系统的单元。每个相邻单元还可以设置简单支撑的栈桥连接件或膨胀节。此外，对于地震区的地震区，应选择具有较强承载力的轻钢结构。在非地震区，可以选择混凝土屋面和砌体结构。栈桥的布局应尽可能独立，并与2航站楼断开连接。

4.4转运站和煤仓

换乘站可分为地下和半地下2种形式，其中地下2层以上采用钢筋混凝土箱形结构，再装车站采用圆柱或柱承式钢筋混凝土框架结构。有缓冲库。外壳结构适用于轻质材料，在寒冷地区暴露。垂直墙应具有防冻保温措施。煤仓的设计应注意横线孔或立柱内边缘与中心线至铁路中心的距离，并根据钻具的上缘到轨轨的距离不应小于5m。地面沉降因素的影响。此外，严寒地区的煤仓应采取防冻措施。铁箅子、活动盖板或防护栏杆应设置在地板上，围栏结构应设置在楼梯周围。仓库底部低于轨面5m时，应在仓库内设置藏匿处。

4.5煤矿井下高质量建筑的施工要求

（1）在矿井通风系统的建设中，应注意系统图中的风量、风向和设备安装位置，绘制三维示意图和通风网络图。必要时退出。在主进风道和回风隧道之间，在进、回风轴之间的每个联络车道上，必须建造永久性的风墙，不应该在倾斜的运输车道上安装风门。矿井采用机械通风时，必须将主通风机安装在地面上，井口必须密闭。此外，防爆门应安装在配备主通风机的风井出口处。备用设备必须安装相同的容量，防风和防风设施也必须符合相关规定。（2）对于含气量较高的矿井，在施工前应出具瓦斯煤样技术资料和井场地质调查报告。不需要对矿井瓦斯品位和煤与瓦斯突出可能性不明确的矿井进行施工。此外，根据高瓦斯矿井应设计和施工矿井局部瓦斯涌出量、10m3/t以上的流量或周围的煤与瓦斯工艺。施工前，还应获得国家煤矿安全监察局授权的单位论证，确保施工安全可靠。在突出矿井中，应优先采取防采、瓦斯抽放等防治突出的措施，对突出危险地区的采煤工作面和掘进工作面，必须采取有效的综合反处理措施。

5结束语

目前，中国煤矿事故的比例很高，煤矿死亡率一直居高不下。目前我国已经提出了对煤矿安全生产的要求，因此煤矿安全生产一直是人们关注的焦点。不仅在救援过程中提高了救援的效率和成功率，而且在预防矿难中起到了作用。矿井建设设施设计中考虑了这两个问题。首先，本文分析了矿工在矿山中的环境，在这种环境下矿工的身体会受到什么样的危害，并根据这些条件设计地下设备。这些设计的总体思路是减少对矿工健康的危害；其次，确保矿工生命的安全，提高救援效率，以及如何减少矿难事故的发生。这些设计包括预防和保护措施，以及救援措施，以满足目前中国煤矿安全生产的要求。

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