基于BIM技術的煤礦裝載帶走廊施工研究

摘要：隨著科技的進步和工程建設的不斷發展，建筑信息模型技術（Building"Information"Modeling，BIM）技術已被廣泛應用于各類工程建設項目中。在煤礦裝載帶走廊施工中，BIM技術的應用具有重要的現實意義和研究價值。基于此，深入探討BIM技術在煤礦裝載帶走廊施工中的全面應用。從設計、施工準備、施工過程到竣工驗收各階段，詳細闡述BIM技術通過三維建模、碰撞檢測、施工模擬、材料統計、實時跟蹤監測等手段，顯著提升施工精度與效率，降低設計變更與返工風險，優化資源配置，并保障施工安全。借助具體案例分析，驗證BIM技術在提高設計精度、優化施工方案、促進協同工作、實現數字化交付等方面的顯著成效，不僅豐富了BIM技術在礦業工程中的應用理論，也為未來煤礦施工管理的數字化轉型提供了有力支持。

關鍵詞：BIM技術"煤礦裝載帶走廊"施工應用"施工管理

Research"on"Construction"of"Coal"Mine"Loading"Belt"Corridor"Based"on"BIM"Technology

ZHANG"Chao

Shaanxi"Coal"Group"Shenmu"Zhangjiamao"Mining"Co.，"Ltd.，"Yulin，"Shaanxi"Province，"7193162"China

Abstract："With"the"progress"of"science"and"technology"and"the"continuous"development"of"engineering"construction，"BIM"technology"has"been"widely"used"in"all"kinds"of"engineering"construction"projects."In"the"construction"of"coal"mine"loading"belt"corridor，"the"application"of"BIM"technology"has"important"practical"significance"and"research"value."Based"on"its"importance，"the"comprehensive"application"of"BIM"technology"in"the"construction"of"coal"mine"loading"belt"corridor"is"discussed"in"depth."From"the"stages"of"design，"construction"preparation，"construction"process"to"completion"acceptance，"BIM"technology"can"significantly"improve"construction"accuracy"and"efficiency."It"also"reduces"the"risk"of"design"change"and"rework"through"three-dimensional"modeling，"collision"detection，"construction"simulation，"material"statistics，"real-time"tracking"and"monitoring，"etc."It"Optimizes"resource"allocation"and"ensures"construction"safety."With"the"help"of"specific"case"analysis，"the"significant"effects"of"BIM"technology"in"improving"design"accuracy，"optimizing"construction"schemes，"promoting"collaborative"work"and"realizing"digital"delivery"are"verified，"which"not"only"enriches"the"application"theory"of"BIM"technology"in"mining"engineering，"but"also"provides"strong"support"for"the"digital"transformation"of"coal"mine"construction"management"in"the"future.

Keywords："BIM"technology;"Coal"mine"loading"corridor;"Construction"application;"Construction"management

礦業作為國民經濟的重要基礎產業，其生產效率和安全狀況直接關系到能源供應和工人生命安全。傳統的煤礦裝載帶走廊施工管理存在效率低下、設計修改頻繁、協同工作困難等問題，迫切需要引入新的技術[1]。建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BMI）技術采取創建數字化的建筑信息模型，不僅能實現設計可視化和模擬，還能在整個工程生命周期中提供數據支持，因此，研究BIM技術在煤礦裝載帶走廊施工中的應用對推動礦業工程技術的進步、保障施工安全和提升經濟效益具有重要的理論和實踐意義。

1""BIM"技術在煤礦裝載帶走廊施工中的應用

1.1""BIM"技術在設計階段的應用

1.1.1"三維建模與可視化設計

在煤礦裝載帶走廊的設計初期，BIM技術通過集成三維建模軟件，如Revit或AutoCAD"Civil"3D，精確構建走廊的幾何模型，模型精細至每一根鋼結構柱、橫梁、支撐結構與輸送帶的布置，確保設計精度達到毫米級。利用BIM的三維可視化特性，設計師能夠直觀地展示走廊的內部結構、空間布局及其與外部環境的融合情況，借助虛擬現實（Virtual"Reality，VR）或增強現實（Augmented"Reality，AR）技術，項目團隊成員可以身臨其境地體驗設計成果，進行沉浸式評審。

1.1.2"碰撞檢測與優化設計

BIM技術的碰撞檢測功能在煤礦裝載帶走廊設計階段發揮著至關重要的作用[2]。采用Navisworks等碰撞檢測軟件，BIM技術將三維模型中各個專業（結構、機電、管道等）進行整合，自動進行空間位置沖突檢查，這一過程能及時發現設計中存在的結構碰撞、設備布局不合理等問題，如輸送帶與結構梁交叉、電氣線路與鋼結構干涉等。基于碰撞檢測結果，設計師可直接在BIM模型中調整設計、優化空間布局、減少設計變更和現場返工。例如：調整輸送帶支撐架的高度和位置，避免與照明燈具的沖突，確保作業空間的安全與高效利用。BIM軟件還能輸出詳細的碰撞報告，包括碰撞位置、類型及解決方案，為設計優化提供精確指導。

1.2"BIM"技術在施工準備階段的應用

1.2.1"施工模擬與方案優化

利用BIM技術進行施工模擬是煤礦裝載帶走廊施工準備階段的關鍵步驟[3]。通過BIM軟件，如4D或5D施工模擬工具，將施工進度計劃與三維模型相結合，實現施工過程的動態模擬，包括材料進場順序、設備安裝流程、勞動力配置等環節的預演。模擬過程中，可以直觀地查看到各施工階段的沖突和瓶頸，如設備吊裝空間不足、材料運輸路線沖突等。基于模擬結果，施工團隊能夠提前調整施工方案、優化資源配置，確保施工過程的順暢進行。例如：調整輸送帶安裝順序，避開高峰期對吊車資源的爭奪，從而提高施工效率。

1.2.2"材料統計與預制加工

BIM技術通過自動化材料統計功能，根據設計模型快速生成詳盡材料清單，包括鋼材規格、數量、混凝土用量、預制構件的尺寸信息等，這一功能不僅能夠提高材料管理的準確性，還能避免傳統手工統計中易出現的遺漏和錯誤[4]。結合預制加工廠的數字化生產線，BIM模型直接對接生產系統，實現構件的精準定制與高效生產。例如：根據BIM模型提供的精確尺寸信息，預制鋼構件（如工字鋼梁、H型鋼柱）在工廠內完成切割、焊接、涂裝等工序，從面減少了現場加工量，提升了施工質量和速度。

1.3"BIM"技術在施工過程中的應用

在施工階段，BIM技術結合物聯網（Internet"of"Things，IoT）技術，實現施工進度的實時跟蹤與監測。在現場安裝傳感器和射頻識別（Radio"Frequency"Identification，RFID）標簽，實時采集施工進度數據，如構件安裝狀態、人員到崗情況等，并與BIM模型中的進度計劃進行對比分析，一旦發現進度滯后，系統會自動預警，并提供調整建議。實時監控機制有助于施工團隊及時采取應對措施，確保工程按期完成。BIM模型還支持施工進度的動態更新，為后續的協調管理提供可靠依據。例如：當發現輸送帶支架安裝位置偏差時，BIM模型能立即顯示該支架的設計位置、安裝要求與相關技術參數，幫助技術人員快速制訂糾正措施。

1.4"BIM"技術在竣工驗收階段的應用

竣工驗收階段，BIM技術為煤礦裝載帶走廊提供完整數字化交付方案[5]。借助BIM模型，將項目的設計、施工、變更等全生命周期信息整合成全面的數據庫，以數字資產的形式交付給業主。這一數據庫不僅包含項目幾何信息，還涵蓋材料性能、施工記錄、質量檢測報告等詳細信息，為后期運營提供有力支持。

2"案例分析

2.1"工程概況

本項目為某大型煤礦的裝載帶走廊建設工程，走廊全長約500"m，寬度設計為8"m，高度根據運輸設備需求設定為6"m，旨在提升煤礦的煤炭裝載與運輸效率。項目地處復雜地質區域，需穿越多條斷層帶，對基礎處理與結構穩定性提出了高要求，項目采用BIM技術作為核心管理工具，從設計、施工到運維全程貫穿，確保工程的高質量、高效率完成。

2.2"基于"BIM"技術的施工應用

在該大型煤礦裝載帶走廊建設工程中，BIM技術的應用貫穿各個施工階段。在設計階段，借助Revit和AutoCAD"Civil"3D軟件，精確構建走廊的三維幾何模型，模型涵蓋每一根鋼結構柱、橫梁、支撐結構與輸送帶的布置，設計精度高達毫米級，例如：鋼結構柱的直徑為500"mm，橫梁長度為10"m，支撐結構間距為3"m，輸送帶寬度為1.2"m。

在施工準備階段，利用4D或5D施工模擬工具將施工進度計劃與三維模型相結合，模擬過程中，發現設備吊裝空間不足、材料運輸路線沖突等問題10余處。例如：在模擬設備安裝流程時，發現吊車在某區域的作業半徑不足，無法完成設備吊裝，施工團隊調整輸送帶安裝順序，避開高峰期對吊車資源的爭奪，提高了施工效率。自動化材料統計功能根據設計模型快速生成詳盡材料清單，包括鋼材規格、數量、混凝土用量、預制構件的尺寸信息等，例如：統計出所需H型鋼柱100根、工字鋼梁200根、混凝土用量為500m3。結合預制加工廠的數字化生產線，BIM模型直接對接生產系統，實現構件的精準定制與高效生產，例如：預制鋼構件在工廠內完成切割、焊接、涂裝等工序，減少了現場加工量，提升了施工質量和速度。

在施工過程中，結合IoT技術，實現施工進度的實時跟蹤與監測。在現場安裝傳感器和RFID標簽，實時采集施工進度數據，如構件安裝狀態、人員到崗情況等，并將現場質量檢查數據與BIM模型相關聯。當發現輸送帶支架安裝位置偏差時，BIM模型能立即顯示該支架的設計位置、安裝要求及相關技術參數。例如：該支架設計位置與實際位置偏差為30"mm，安裝要求垂直偏差不得超過10"mm，技術人員根據模型信息快速制訂糾正措施，從而確保施工質量。

在竣工驗收階段，借助BIM模型，將項目的設計、施工、變更等全生命周期信息整合成全面的數據庫，以數字資產形式交付給業主。數據庫包含項目幾何信息、材料性能、施工記錄、質量檢測報告等詳細信息。例如：數據庫中記錄某段鋼結構的材料性能參數為抗拉強度470"MPa、屈服強度345"MPa。BIM模型支持快速檢索和可視化查詢，方便業主或第三方機構對項目的合規性、質量水平進行評估。

2.3"施工效果評價

BIM技術在煤礦裝載帶走廊施工中取得顯著的效果[6]。在設計精度方面，毫米級的設計確保了結構的準確性，例如：鋼結構柱直徑500"mm、橫梁長度10"m、支撐結構間距3"m、輸送帶寬度1.2"m等參數的精準設定為后續施工奠定了堅實基礎。碰撞檢測與優化設計中，發現并解決了20余處問題，例如：輸送帶與結構梁垂直距離從50"mm調整為150"mm，提高了作業空間的安全性。施工準備階段，通過4D或5D施工模擬發現了10余處問題，在調整輸送帶安裝順序后，施工效率提高了20%。自動化材料統計準確、高效，統計出H型鋼柱100根、工字鋼梁200根、混凝土用量500"m3，結合預制加工廠數字化生產線，減少了現場加工量，施工質量提升了15%。施工過程中，實時跟蹤與監測確保施工質量，例如：發現輸送帶支架安裝位置偏差30"mm后及時糾正"，保證垂直偏差不超過10mm。竣工驗收階段，整合全生命周期信息形成的數據庫，為業主提供了便捷的查詢方式，方便對項目的合規性和質量水平進行評估。

2.4"經驗與啟示

BIM技術在煤礦裝載帶走廊施工中的成功應用為類似工程提供寶貴經驗。首先，精確的三維幾何模型構建至關重要，涵蓋每一個結構細節，例如：Revit和AutoCAD"Civil"3D軟件構建的模型包括鋼結構柱、橫梁、支撐結構與輸送帶布置。其次，碰撞檢測功能強大，Navisworks軟件整合多專業模型，發現問題，及時調整設計；施工模擬可以提前發現問題，4D或5D施工模擬工具結合施工進度計劃與三維模型，發現設備吊裝空間不足等問題。最后，IoT技術實現實時跟蹤監測，確保了施工質量；自動化材料統計功能準確、高效，對接預制加工廠數字化生產線，提升了施工速度和質量。

3"結語

本文深入研究BIM技術在煤礦裝載帶走廊施工中的應用，從提高施工效率與精度、降低風險成本、加強協同管理等方面闡述其應用價值，通過案例分析，驗證了BIM技術在實際施工中的顯著成效。未來，應持續深化BIM技術應用，探索與先進技術融合，推動工程建設行業數字化轉型，為煤礦施工領域帶來更高效、安全的發展前景。

參考文獻

[1]"王偉，王健，劉子睿，等.YOlOV5技術在煤礦安全生產中的設計與實現[J].煤礦現代化，2024，33（1）：74-79.

[2]"何利輝.BIM技術在煤礦巷道設計中的應用研究[J].煤炭工程，2021，53（7）：18-20.

[3]"馮占軍.基于BIM技術的智慧礦山工程安全管理研究：評《面向智慧礦山的煤礦安全知識可視化研究》[J].中國有色冶金，2023，52（3）：141.

[4]"尚可.基于BIM+GIS的煤礦建設項目施工安全風險管理研究[D].徐州：中國礦業大學，2022.

[5]"馬文昕.BIM+GIS數字孿生技術在煤礦全景數字化智能綜合管控中的應用[J].中國高新科技，2022（16）：39-41.[6]"柴秀娟.基于BIM的煤礦井巷工程變更管理研究[D].徐州：中國礦業大學，2021.