基于煤礦總圖豎向設計的研究與實現

吳成波

摘要：在整個建筑領域中，總圖的設計是整個場地設計中的重要組成部分，在對總圖設計時，要注重兼顧豎向設計圖的作用，其與總平面是相互依賴、不可分割的關系，豎向設計的好壞將會直接影響到后面的一系列工作，甚至是整體的經濟效益，所以其作用不可忽視。本文主要從煤礦總圖進行豎向設計的意義、總圖在豎向設計時需要遵循的原則、煤礦總圖設計的幾項基本內容、煤礦總圖豎向設計的要點等幾個方面展開研究，并通過此些內容來探討煤礦總圖豎向設計的技巧。

關鍵詞：煤礦總圖;豎向設計;技巧

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）33-0239-02

煤礦開采業是自然資源開采的一種工業生產活動，而煤礦開采的場地不是由人為可以決定的，而是由煤炭資源所在的位置所決定。很多地區的自然地理狀況極差，甚至是惡劣，為煤炭資源的開采增加了難度，因此煤礦開采的豎向布置尤為重要，且豎向設計還決定著整個建筑的效能是否能發揮出來、發揮出來的效能是否能達到最大，所以，這也就決定了總圖豎向設計的重要地位。同時需要強調的是，豎向設計與平面設計必須處于統一性的前提下，二者相輔相成，只有二者的功能相配合，才能使整個建筑場地的各項活動得以順利進行，并保證經濟效益，加快建設與開采。

1煤礦總圖進行豎向設計的意義

煤礦總圖的豎向設計在場地的整體規劃中占據著不可忽視的地位，是整體設計的重要一個模塊?？倛D在設計時應當與總平面布置進行總體規劃和整體布局，二者相互聯系，相互依賴，具有同等重要的地位和作用，所以，不能將二者分離開來，要進行統一設計與安排，同時與場地的合理劃分、建筑用地、運輸路線等部分進行協調安排，能否充分利用已有的地形地勢對整個布局的綜合性強弱有著至關重要的影響，而對地形地勢的利用及規劃也離不開豎向設計總圖，由此可見豎向設計總圖在煤礦開采過程中的重要地位。并且，豎向設計總圖的設計是否科學將會對整個場地的總體效能和效益產生直接的影響，如果不能科學、全面、合理的設計總圖，則某些方面的某些性能的發揮可能會受到極大的限制，從而不能充分的利用資源，造成成本的增加，極大的影響經濟效益甚至是社會效益，尤其是地勢起伏過大的地區，由于地形地勢的影響，建筑物等的建構及位置的確定等更是增加了難度，有鑒于此，豎向設計總圖的設計更是至關重要。在總圖的豎向設計當中，除了考慮場地的安排、路線運輸等部分以外，還要重點考慮防洪以及坍塌等可能出現的安全問題，以免造成不必要的意外和損失。由此可得，煤礦總圖的豎向設計在整個場地開發中對降低生產成本、合理安排整體布局、維持生態、減少甚至避免意外、最大程度保證財產和人員安全等方面具有重要的意義。

2總圖在豎向設計時需要遵循的原則

豎向設計總圖在煤礦開采過程中有著不可替代的作用，并占據著極其重要的地位，為了保證豎向設計總圖的合理性與安全性，在總圖的豎向設計時需要遵循以下幾條原則：

第一，工業場地的安排要本著在坡度5%以上的地段分布的原則，且最好是選在建筑場地占地的長度和寬度相對較小，建筑物的高差又在2米及以上的地段為最適。如果是在山區的坡地，則應該按照階梯式的布局來安排，即將工業場地總體設計為階梯狀，以擋土墻或者自然地勢的陡坡為連接，并要使各個主要的連接的平面存在一定的高度差，高度差起碼要大于1米。

第二，在設計豎向圖的標高時，要注意的是盡量避免過度挖掘和過度填補，盡量保證原有的地形地貌以及動植物等不被破壞，整個開發過程降低對自然的破壞，減輕對生態系統的破壞，最大限度地維持原有的生態平衡，以免造成山體滑坡或泥石流等自然災害，不僅不利于整個煤礦的開采活動的進行，甚至還會威脅到財產安全和人員的生命安全。

第三，對所處和即將進行活動的地形、地勢、地質等進行一一研究與分析，在其能保證安全的前提下，尋找可利用和改進之處，例如填溝造路、依山而建、遠陡近緩等，要使建筑物的建構能在安全的前提下最大程度地降低成本，則應將其安排在挖方地段或者是填方少的地段。填方多的區域可以用來安置一些材料或者是設計路線、管線、某些器材的儲放地等，抑或對其進行單純的綠化來改善環境，增加生物多樣性，維護該處的生態平衡。

3煤礦總圖設計的幾項基本內容

第一，豎向設計的形式。在煤礦總圖的豎向設計中，首先需要確定的是場地的豎向設計形式和平土的標高，而后再進行場地的平整等活動。豎向設計形式通常是根據整平面與整平面之間的連接方式來分類，主要可分為三大種類型，第一種是場地的處理在整平面之間的高度差呈現出非常小的形態，整體來看非常的接近于原有的地形地勢，此為平坡式設計，如果所處的場地坡度較?。ㄍǔＰ∮?%），且場地的寬度也較小時，則可利用平坡式設計形式，這種形式的設計的優點在于容易鋪設管道和進行向外運輸。第二種是場地處理成臺階狀的形式，各個平整面之間有著明顯的高度差，其間用擋土墻或者自然地勢的陡坡為連接，此為階梯式設計，如果所處的場地坡度較大（通常認為大于3%），且場地的總體面積也較大時，則可利用階梯式設計形式。最后一種是綜合了前兩種設計形式，即在場地的設計中綜合運用平坡式設計形式和階梯式設計形式，此為混合式設計形式，此種形式的利用最為廣泛，可以根據實際情況進行設計，具有較大的自由性和實用性。

第二，總圖繪制以及平土標高。平土標高與豎向設計有著緊密相關的聯系，平土標高是總圖豎向設計的基礎，豎向設計為平土標高提供總體數據，同時，平土標高也為場地的平整提供了依據。場地的標高也是一項整體性和綜合性較高的工程，在確定標高時，首要的是確保場地的安全情況，即避免會發生洪水、內澇等自然災害的地方，其次是要與周圍的城鎮、企業以及居民區等建筑群的標高相符合，以保證便于聯系、運輸便利、排水通暢等可以正常運行。另外，對基礎工程量加以控制，減少對場地土壤松散程度的影響，場地的挖掘和填補也要因地制宜，一切以原有的自然地形為基礎。煤礦總圖的設計是根據整個場地及其周圍環境繪制出來的，整個圖包含了多種信息與圖標，包括各個建筑的位置、朝向、周邊道路、綠化等信息，一般高大的建筑、復雜的地形區等區域可用箭頭來表示，剩余的很多圖示可以利用等高線布設形勢來標注。另外，在圖中還應該標注好容積、綠地占地面積以及道路占地等各種需求，為后期的建筑的定位、建構以及細節安排提供參考的詳細數據。

第三，平整場地。在完成豎向設計的形式和平土高標兩項后，下一步需要進行的便是對場地進行平整，即場地平基圖的設計與確定。場地平基圖主要有兩大種形式方法：方格網法和斷面法。方格網法是適應于坡度較小、地勢較為和緩的場地，在利用此方法進行平土高標的數據計算時，必須要先對坡度進行假定設計，而后才能對平土標高進行計算，但是假定設計的數據與真實的土方量之間還是存在一定的差距，所以還是需要通過另外的計算才能使數據更加精確，而這也是方格網法的最大優勢所在，即計算所得數據精密準確，從而被廣泛地應用_31。另一種方法是斷面法，此種方法與方格網法相反，是適應于坡度較大、地勢起伏大的山丘類地形處，與豎向設計中的階梯式設計存在一定的相似之處，不同的是斷面法是將場地的高度差處或長邊處進行“斷面”，即把場地全都放在同一高度上進行平土標高的計算。

4煤礦總圖豎向設計的要點

第一，對場地進行深入的研究與分析。在對煤礦場地進行總圖豎向設計之前，首先應當先對場地進行深入的研究與分析，研究和分析的重點主要是場地所處的地形、地勢、地質、水文、交通狀況。對地形地貌的研究分析主要是為了對場地所處的總體地勢進行整體把握，也包括其中的地勢走向、地形起伏程度等;對水文情況的研究分析是為了通過水位的高低、匯流情況及匯水面積等情況來更好地把握地質狀況;對交通狀況的研究分析是為了與周圍的公路、鐵路以及水路等形成聯系，以保證輸入輸出的交通流暢。另外，對場地的各部分進行親自勘探考察是保證數據精確的重要環節之一。

第二，最大限度滿足煤礦開采各環節的需求。煤礦總圖豎向設計本身就是為了便利煤礦場地的開采，最大程度的滿足煤礦開采各方面各環節的需求可以認為是總圖豎向設計的一個基本。當技術人員在進行煤礦總圖豎向設計之前，就必須先去了解煤礦開采工程的整個流程，并把握其作業特點，而后再根據所處的地形地貌以及水文等條件設計坡度安置和排水、交通等問題，滿足各個環節所需要的條件，從而使整條生產、運輸線能夠連貫，提高生產效率和安全系數。

第三，改善物流，尋找最優路線。物流是由時間和空間兩部分決定的，現代物流是集信息、運輸、存儲、搬運等各項于一體的集成式新運輸方式，這種新運輸方式的突出優點在于能降低物流過程中的總成本，并節約時間。煤礦的輸出并不十分適合現代物流運輸方式，這就需要總圖豎向設計的工作人員在設計總圖前對場地進行總體把握，繪圖前要將物流運輸的問題考慮到其中去，根據場地所處位置的自然地理位置和地形地貌以及水文的現況去確定最優的運輸路線，物流運輸的方向、重量以及所用的時間等問題都是影響整體效益的部分，這就需要選擇與地勢相同方向的道路或沿水路順流的方向，以此減小阻力，縮短運輸的路程和時間，減少能源的消耗，節約總成本，提高經濟效益。

第四，綜合利用場地的可利用條件，達到設計最優。根據場地的地形地勢、水文以及交通路線等各方面的整體把握，進行綜合性的場地設計。對周圍的城鎮、居民群等建筑物群和公路、水路等進行標注，以保證從生產到運輸的連續性。且要根據不同的地勢進行不同的設計，對較為平緩的地區，可以建立車間并與該地的等高線處于同一高度上，有利于運輸和排水;在地勢起伏較大的地區，建筑物的種類可以根據地勢而建，或利用階梯狀的設計，這樣的設計有利于充分利用場地的資源，也有利于某些建筑物能充分利用地勢作為自身的優勢條件。

綜上所述，隨著經濟和科技的不斷發展進步，對煤炭資源的需求進一步擴大，煤礦開采的工程量也隨之逐漸增大，在整個開采過程中總圖豎向設計發揮著重要的作用，其設計的科學性和合理性將直接影響到整個工程，因此，在開采前，要做好總圖豎向設計的工作，以保證煤礦開采的流暢、安全進行。