榆林市榆神煤炭建筑设计有限公司陕西710100
摘要：依据煤矿工业场地竖向设计基本形式，明确了煤矿工业场地竖向设计重点考虑因素，通过工程设计实例分析煤矿工业场地竖向设计要点，总结煤矿工业场地竖向设计的侧重方向。
关键词：煤矿；工业场地；竖向设计
引言
煤矿地区地形相对平坦，地貌尤为独特，是北方地区比较常见的地形。但地下水位较高，且无明显的河流沟谷。因此，若作为工业场地既选厂址，其要求也比较特殊。本文针对煤矿地区的特点，对榆神矿区某煤矿工业场地的竖向设计及优化，阐述解决此类问题的方法和方案。
1煤矿工业场地竖向设计基本形式
由于煤矿工业场地井口的存在，场地竖向设计是煤矿企业安全生产的保证，场地竖向设计形式的选择应充分考虑场地工程地质、地形条件，结合场地总平面布置、防洪排涝设计及交通运输等条件合理确定。根据设计整平面的连接方式不同，主要分为平坡式和台阶式。
1.1平坡式
场地设计为一个整体平面，场内可分为单向斜面、双向斜面和多项斜面平坡式以及采用水平形式的整平面布置。整平面之间的连接平缓、无显著高差变化，适用于场地原始地形坡度较小的情况（图1）。
图1平坡式布置
工程实例：宁夏银星一井煤矿工业场地，东西长920m，原始地形平均坡度1．05%，南北长510m，地形平均坡度1．55%。设计场地平整方式采用单向斜面平坡式，东西向坡度0．5%，南北向坡度0．3%，基本保证了主要建筑基础位于原土层，场地运输十分方便。
1.2台阶式
场地设计不在一个整体平面，由两个或若干个高差较大的整平面连接而成，连接处为陡坡或挡土墙。适用于场地原始地形坡度较大的情况（图2）。
图2台阶式布置
工程实例：山西肖家洼煤矿工业场地用地为典型的山区谷地带状形式，场地平整方式采用台阶式。南北向在场地内设置3处3．5m高的台阶，每个整平面均采用东西向坡度0．5%，南北向坡度0．8%，大大减少了场区平场土方和场地防护工程量，建筑基础基本位于原土层，工程优势较平坡式布置非常明显。
2煤矿工业场地竖向设计优化
2.1竖向布置形式及土方工程优化
竖向布置形式的优化：平坡式布置各种形式各有不同，适应性也有所不同，某煤矿在场地竖向选择时进行了方案比选，从前期单斜面平坡式布置优化为多斜面的布置形式，并进行了细部优化。在场地土方计算时又对多斜面的竖向设计进行了进一步优化。该优化过程，实际上是对脊线位置的确定的过程，脊线的选位是多斜面竖向设计的重点，脊线的位置即场区分区的界线，脊线一般位于山梁、山脊、沙丘的顶部等位置，某煤矿工业场地内到处分布着大小不一的沙丘，脊线则尽量位于沙丘顶部位置，避免选在沙谷和低处。
土方工程的优化：大多数情况下，竖向设计和土方计算时，均应该使填挖方尽量平衡，风沙地区尤为如此，那是因为风沙地区往往缺少填料，但是风沙地区工业场地往往为了抬高场地，避免内涝，挖方过大的情况则一般很少出现。某煤矿所在地区尽管有着风沙地区的一般特征，但是也具有它的特殊性，就是该地区的地下水位很浅，在1.5m左右，这决定了该场地的设计标高不能过低，避免雨水倒灌和增加建构筑物基础施工难度。所以从实际情况看，真正的土方平衡在该项目很难做到，对于土方的优化便是如何使填方尽量减少的过程，又要不阻碍雨水顺捷排出场外。某煤矿工业场地设计时将设计标高抬至高出周边约1.5m左右的位置，这样处理有利于排除场内雨水，也有利于建构筑物基础的施工。该项目主井工业场地的土石挖方量为108390.33m3，填方量228689.91m3。考虑该项目井筒掘进土石方约10万m3，该土方计算量是适宜的。
2.2排雨水设计的优化
场地的排雨水设计是竖向设计的一个主要内容，具体优化内容有对排水坡向的方向、平场坡度、排水方式选择等。
在排雨水设计之前，应先分析工业场地雨水在大的范围内能够迅速排除，具体应该分析的内容有场地周围区域的自然地形的标高、地势坡向，水文地质及地下水情况，场地附近沟河、湖泊的最高洪水位标高及上游水工构筑物等条件。
某主井工业场地经过几次优化设计之后确定排水坡向有三个，分别是向西、向南、向东。通过如此优化之后，场地的雨水可便捷快速地排出分排场外。
平场坡度则在使用土方软件时对每一分区均进行反复调整优化，最后得出最优的坡度。对坡度调整时，应使道路排水顺畅，有窄轨铁路的场地，坡度不宜太大，否则影响后期窄轨运行。
排水方式一般有明沟排水和暗管排水，排水方式的选择对场地竖向设计，有很大影响，采用排水明沟和采用暗管排水对场地高程要求并不一样，场地竖向设计优应与场地的排水方式相结合进行优化。某煤矿经过优化之后，选择明沟方式排雨水，风沙地区选择暗管排水后期可能出现堵管的问题，选择暗管排水则要求场地标高更高一些，明沟排水则要求沟底标高高于场外的自然标高和排洪沟的沟底标高。
2.3场地排水
场地竖向设计应满足场地最小排水坡度要求，场地综合坡度不宜小于0．3%，防止场地排水不畅引起内涝，平原地区应重点考虑。当场地原始地形坡度过小时，可人为增加场地脊线和谷线设计，加大场地综合坡度。
工程实例：某煤矿工业场地位于宁夏风沙摊地，地形十分平整，原始地形综合坡度接近0．15%，设计中为了满足场地排雨水最小坡度要求，在场地内人为南北向增设了4处谷线和3处脊线设计，使场地各区综合坡度均达到0．3%，最终满足场地排水要求。
2.4土石方平衡及防护工程量
场地竖向设计中，在满足防洪设计及道路接入条件下，场地竖向标高的确定应充分考虑场地土石方的平衡，尽量减少土方、建筑基础和场地防护工程量，还可以减少因场地开挖引起的地质灾害。
工程实例：某煤矿工业场地位于榆林市风沙滩地，地形地貌条件较单一，周边无常年地表径流，厂外道路接入方便，场地竖向设计主要以土方平衡、减少土石方及防护工程量为主要考虑因素。
2.5生产运输的条件
场地竖向设计标高应兼顾厂外道路，纵坡满足场外道路接入要求并与铁路标高相协调，还应满足场内运输的坡度要求，如场内窄轨铁路、道路、停车场地及运动场等。
工程实例：某一井煤矿工业场地进场道路终点标高为+1357．30m，场地竖向设计时充分考虑了道路接入条件，接入段场地标高设计为+1357．30m，为了满足场地窄轨铁路运输要求，场地坡度设计为东西向0．5%，南北向0．3%，以上均体现了对场内运输要求的考虑。
结语
煤矿工业场地竖向设计较为复杂，在具体工程设计中应具体分析。山区及靠近相对较大河流场地，应重点考虑场地防洪及运输条件，提高防洪设计数据的准确性；平原地区及常年无地表径流、形地貌条件较单一场地，应重点考虑场地排涝、土石方平衡和防护工程量。
参考文献：
［1］高智伟，刘勇强，王峰．矿井工业场地竖向布置形式探讨［J］．煤炭工程，2014，46（S1）：33-34，37．
［2］王辉．厂区地形与总体设计之探讨［J］．煤炭工程，2008，40（7）：26-28．
［3］张琦，王秋平．基于可拓工程理论的工业企业总图设计方案评价［J］．工业工程，2012，15（3）：110－114．