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中國(guó)煤礦建筑發(fā)展概述

2024-04-11 17:28李玉盟李吉福
建筑與裝飾 2024年1期
關(guān)鍵詞:選煤廠煤炭礦山

李玉盟 李吉福

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 北京 100083

引言

中國(guó)自古就是一個(gè)擁有豐富煤炭?jī)?chǔ)量的國(guó)家,煤礦建筑也在歷史中不斷發(fā)展。

1 關(guān)于中國(guó)煤礦發(fā)展的基本認(rèn)識(shí)

煤炭自古以來(lái)就是人類實(shí)現(xiàn)其自身生存和發(fā)展的最重要的物質(zhì)資料之一[1]。中國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量十分豐富,早在先秦時(shí)代,我們祖先就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了煤炭,并進(jìn)行加工制作,在漢代就已經(jīng)將煤炭用于防潮和燃料,隋唐、宋元時(shí)期便有了煉焦技術(shù),煤被大量用于生產(chǎn)生活,明清時(shí)期大量產(chǎn)煤,煤的買賣大幅增多。

近代時(shí)期是煤炭工業(yè)的快速發(fā)展期。1840-1895年是近代煤礦的誕生時(shí)期,此時(shí)主要是舊式采煤,以人工開(kāi)采為主。19世紀(jì)60年代后期,電力逐漸取代蒸汽動(dòng)力,成為新的動(dòng)力。1875年,清政府允許西法采煤,在此之后,煤炭開(kāi)采的采掘設(shè)備開(kāi)始廣泛應(yīng)用,外資、民資競(jìng)相開(kāi)辦煤礦,煤炭生產(chǎn)率得到進(jìn)一步的提升。1937年后日本開(kāi)始了對(duì)中國(guó)近代煤礦的壟斷和掠奪。1945年之后近代煤礦經(jīng)歷了衰落與復(fù)蘇[2]。近代煤礦的發(fā)展和歷史、經(jīng)濟(jì)、政策、建造等條件相交織。

1949年10月之后,煤炭發(fā)展主要依托于國(guó)家政策,當(dāng)代是中國(guó)煤礦發(fā)展的最高階段。建國(guó)初期國(guó)家整理了舊中國(guó)遺留煤礦的基本情況,國(guó)民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期,全國(guó)國(guó)營(yíng)煤礦“以全面恢復(fù)為主,部分新建則以東北為重點(diǎn)”?!耙晃濉庇?jì)劃時(shí)期,國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段,其中有25項(xiàng)煤礦工業(yè)[3]?!按筌S進(jìn)”運(yùn)動(dòng)時(shí)期,不到2個(gè)月的時(shí)間,全國(guó)就辦起了10萬(wàn)多個(gè)小煤窯,上千萬(wàn)人上山挖煤。1964年中國(guó)開(kāi)始了大規(guī)?!叭€”建設(shè),其中包括10多個(gè)煤礦礦區(qū)。國(guó)家進(jìn)入改革開(kāi)放新時(shí)期,開(kāi)始增加煤炭產(chǎn)量并新建煤礦。到1991年,我國(guó)已經(jīng)建成了一批具有中國(guó)特色的現(xiàn)代化礦井。進(jìn)入21世紀(jì),中國(guó)煤炭工業(yè)以建設(shè)大基地為主。

從古代的手工開(kāi)采到近代機(jī)器開(kāi)采,煤礦不斷擴(kuò)建和增加,后隨著開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展,煤礦生產(chǎn)類相關(guān)建筑也不斷豐富發(fā)展。

2 礦山建筑發(fā)展研究現(xiàn)狀

針對(duì)礦山建筑的書籍有張紹增主編的《煤礦地面建筑概論》講述了煤礦地面建筑基本知識(shí)。但書籍更多關(guān)注20世紀(jì)的普遍建筑狀態(tài),未涉及礦山建筑的發(fā)展變遷。其余論述煤礦的書籍有《中國(guó)古代煤礦史》《中國(guó)近代煤礦史》《中國(guó)煤炭設(shè)計(jì)四十年成就》《中國(guó)煤炭志》《當(dāng)代中國(guó)的煤炭工業(yè)》等主要敘述煤炭開(kāi)發(fā)過(guò)程,側(cè)重于文化、生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理、重要?dú)v史事件等內(nèi)容,有少部分內(nèi)容涉及礦山建筑。

在論文方面,并未有專門針對(duì)礦山建筑史研究的相關(guān)論文,但對(duì)于礦山建筑史的研究可以從對(duì)礦山發(fā)展史中窺探一二。例如:王博的《山西大同新式煤礦發(fā)展及其影響研究(1909-1937年)》主要概述了新式煤礦出現(xiàn)后,修建礦井、機(jī)修房、鍋爐房等建筑的發(fā)展過(guò)程。對(duì)于礦山建筑史的研究也可以從城市發(fā)展史中找出。例如:閆永增的《以礦興市:近代唐山城市發(fā)展研究(1878-1948年)》中敘述了礦工住于鍋伙中,地面建筑逐步發(fā)展。礦山遺產(chǎn)研究中也有涉及礦山建筑史的內(nèi)容,例如徐蘇斌、郝帥的《開(kāi)灤煤礦工業(yè)遺產(chǎn)群研究及其價(jià)值認(rèn)定的探討》中論述了井架、醫(yī)院、住宅、圖書館、機(jī)修廠等建筑發(fā)展。

3 關(guān)于中國(guó)礦山建筑發(fā)展的三個(gè)時(shí)期

中國(guó)是世界上發(fā)現(xiàn)、利用、開(kāi)采煤炭最早的國(guó)家,但近代煤礦則出現(xiàn)在1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)以后。1875年后,中國(guó)開(kāi)始新式煤礦建設(shè),煤礦開(kāi)采設(shè)備增多,建筑種類也不斷增多,2000年之后,開(kāi)始了“十五”規(guī)劃,中國(guó)煤礦開(kāi)始發(fā)展建設(shè)大型現(xiàn)代化煤礦,建成了一批大型選煤廠[1]。

3.1 1840年以前礦山建筑

古代較少有礦區(qū)地面建筑。古代對(duì)于煤炭的使用主要是防潮、煤雕、燃料等,煤礦的生產(chǎn)主要位于距離開(kāi)采地較遠(yuǎn)的居民生活區(qū),主要包含煤雕加工作坊、煉焦?fàn)t地址等[1]。在井下設(shè)置長(zhǎng)方形石硯和水碗等用具,用于井下記賬管理。對(duì)于煤炭?jī)?chǔ)藏,西漢時(shí)期,曹操曾修建三臺(tái)用于儲(chǔ)藏煤炭;宋元時(shí)期,為儲(chǔ)藏煤炭設(shè)置貯煤池。

古代的礦山建筑主要用于礦工休息。漢朝以前,采煤的奴仆大都臥于煤洞休息;隋唐時(shí)期,在井下設(shè)置大型壁龕供礦工休息;清朝,設(shè)立人圈關(guān)押挖煤罪犯,設(shè)置撥房羈圈窯工不放,對(duì)羈押窯工的鍋火描述為“食宿之地,壘石以高墻,加以棘刺,人不能越”[1]。古代礦工的居住水平十分糟糕,睡眠時(shí)間短,居住環(huán)境差。

其余關(guān)于煤礦的配套建筑和構(gòu)筑物主要有石碑、寺廟、煤棧等。由于古代開(kāi)采煤礦技術(shù)差,礦井常常出現(xiàn)重大事故,為減少重大事故的發(fā)生煤窯設(shè)置“井穽碑”以作安全警示;為紀(jì)念在開(kāi)采煤礦過(guò)程中死去的工人設(shè)置《墓志銘》碑。朝廷管轄煤礦的開(kāi)采,但仍有大量私開(kāi)煤礦,因此設(shè)置禁喻碑以禁止私自挖煤,設(shè)置窠規(guī)碑將窯規(guī)刻在石碑上。

煤炭是人們賴以生存的重要物資,許多建筑為紀(jì)念煤礦開(kāi)采而建設(shè),在唐代,朝廷設(shè)立炭神廟以作紀(jì)念;明清時(shí)期,朝廷設(shè)立窯神廟用于紀(jì)念。采煤量的增加使得買賣煤顯得十分重要,明清時(shí)建設(shè)煤棧、紅煤場(chǎng)用于煤的買賣,還有寺廟前用于買賣煤炭。為留住開(kāi)采礦工,礦場(chǎng)設(shè)置賭場(chǎng),誘騙窯工參賭。

此時(shí)的礦山建筑并沒(méi)有工業(yè)建筑的特征,大都采用石材、磚材等壘筑。

3.2 1840-1949年近代礦山建筑

1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)后,煤炭的需求量與日俱增,煤炭開(kāi)采日益增多。煤礦開(kāi)采配套建筑逐漸成形。1875年清政府同意西式采煤,水泵、鍋爐、捲揚(yáng)機(jī)等設(shè)備展開(kāi)應(yīng)用,設(shè)備提供動(dòng)力也需要維護(hù),因此地面建筑修理廠、捲揚(yáng)機(jī)室、鍋爐房、發(fā)電廠、辦公區(qū)、宿舍區(qū)也逐步建設(shè)。在近代煤礦生產(chǎn)類建筑早期以磚瓦結(jié)構(gòu)為主,后逐步使用磚木結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。西式三角桁架木屋架在1850-1870年間由日本人傳入中國(guó),并逐步應(yīng)用于廠房建筑和高級(jí)住宅中。木結(jié)構(gòu)井架依舊是此階段的井架主要建設(shè)材料,部分煤礦礦區(qū)采用純鋼結(jié)構(gòu)。

在1875年后早期近代煤礦中,開(kāi)平煤礦發(fā)展最快,地面輔助生產(chǎn)生活設(shè)施不斷增多,地面建有大型絞車房、鍋爐房、煤廠廠房、機(jī)器修理廠、倉(cāng)庫(kù),以及磚窯、石灰窯、煉焦?fàn)t、煤氣廠等設(shè)施,供西方人居住的“洋房子”及中國(guó)員工居住辦公的公房拔地而起。1920年修建1-9號(hào)礦師住宅,房屋式樣結(jié)構(gòu)采用歐式,紅磚材料,地下一層,地上兩層,全部為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。之后,新建的“洋房子”樣式增多;單身礦工住在包工頭開(kāi)設(shè)的鍋伙里,建筑材料多為碎石,土坯,后開(kāi)灤煤礦擴(kuò)充居住建筑,其中,工人鍋伙住宅以磚石砌成,水泥三合一屋頂,皆為平房。在居住區(qū)增設(shè)雜貨鋪、警察分駐所、澡堂、醫(yī)院等建筑。建筑多采用紅磚結(jié)構(gòu),懸山式雙坡屋頂,無(wú)多余裝飾,線條簡(jiǎn)約,接近現(xiàn)代主義風(fēng)格,注重實(shí)用性,主入口設(shè)置在山墻,建筑的四周設(shè)有采光通風(fēng)窗。其中,機(jī)修車間長(zhǎng)六十尺,寬十尺。一號(hào)井架為原為木質(zhì)材料。1937年修筑絞車房建筑,外觀為紅磚和淺土黃色交織,結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)[2]。

撫順煤礦始采于1901年,1905-1945年被日本侵占,在此期間,主要建設(shè)有:廠房、鍋爐房、選煤廠、工人住宅區(qū)等,修理廠和發(fā)電廠為磚材建筑,機(jī)械加工車間、生產(chǎn)車間、絞車間等建筑大都為單層建筑,具有多跨度、舉架高等特點(diǎn)。絞車間建筑為磚混結(jié)構(gòu),屋頂桁架結(jié)構(gòu)。倉(cāng)儲(chǔ)建筑類型較多,包括磚木結(jié)構(gòu)的單層倉(cāng)房,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的多層倉(cāng)房等類型。1905年后,日本建設(shè)住宅形式多為日式,建筑大多采用鋼筋混凝土構(gòu)筑,內(nèi)外墻均由飾面,居室講究,建筑樣式新穎。中國(guó)居民住宅則簡(jiǎn)陋,低矮,潮濕,多為臨時(shí)搭建。1915年建造蒙德式煤氣發(fā)電所,1925年建設(shè)東公園滿鐵町滿鐵住宅。1936年建成的龍鳳礦東豎井高63.1m,由紅磚和型鋼建造“T”字形結(jié)構(gòu),外墻裝飾為黃綠色。1938年建造了滿洲撫順制造所辦公樓。

3.3 1949年后現(xiàn)代礦山建筑

建國(guó)到改革開(kāi)放期間,誕生的建筑大多體現(xiàn)著向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)的傾向,改革開(kāi)放之后,人民的生活水平不斷提高,開(kāi)始逐步自主設(shè)計(jì)施工煤礦生產(chǎn)相關(guān)建筑,伴隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步,建筑風(fēng)格也日趨多樣化。選煤廠的結(jié)構(gòu)形式有較大發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu),鋼混結(jié)構(gòu)逐步增多,一些新興的結(jié)構(gòu)形式也逐步出現(xiàn)。煤礦主要生產(chǎn)建筑一般為矩形平面,采用車間分散布置或是聯(lián)合建筑?!叭到y(tǒng)”鋼結(jié)構(gòu)選煤廠一般由四部分組成:主廠房(或其他車間)、濃縮車間、帶式運(yùn)輸機(jī)棧橋、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施。近年來(lái)選煤廠引用國(guó)外大型設(shè)備,選煤廠結(jié)構(gòu)類型有:高效裝配式選煤廠、儲(chǔ)煤廠大都為鋼結(jié)構(gòu)模式或是砼式儲(chǔ)煤場(chǎng),部分有氣膜結(jié)構(gòu)。

20世紀(jì)60年代,我國(guó)從蘇聯(lián)引入全鋼結(jié)構(gòu)選煤廠——晉陽(yáng)選煤廠,但我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)條件不允許,并未有研究與深入。20世紀(jì)80年代建成兩廠鋼框架裝配式結(jié)構(gòu)主廠房,美國(guó)羅伯茨—謝菲爾公司設(shè)計(jì)的興隆莊選煤廠和美國(guó)麥克納利公司設(shè)計(jì)的安太堡選煤廠,但因投資高、鋼材質(zhì)量不過(guò)關(guān)、設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)少等原因仍未投入大量建設(shè)。1998年澳大利亞朗艾道公司在晉城成莊礦建設(shè)了中國(guó)第一座模塊式選煤廠,掀開(kāi)了我國(guó)裝配式鋼結(jié)構(gòu)選煤廠設(shè)計(jì)的新局面。選煤廠倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施也采用鋼材建成。例如,河南龍城10000t煤倉(cāng),屬于裝配式鋼板筒倉(cāng),頂部采用桁架形式,倉(cāng)壁鋼板由上到下厚度逐漸增加。高效裝配式選煤廠采用輕鋼結(jié)構(gòu)和金屬維護(hù)材料。由于設(shè)備更新,流程簡(jiǎn)化,減少建設(shè)時(shí)間,廠房體積也會(huì)減小。

氣膜結(jié)構(gòu)儲(chǔ)煤場(chǎng)具有封閉、安全、環(huán)保等特點(diǎn)。呂梁選煤廠采用PVC膜,厚度僅有0.75mm,因無(wú)梁柱結(jié)構(gòu),空間完全凈空;因材料透光性,減少日間照明。

煤礦工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)布置由辦公樓與宿舍樓,一般采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),為多層或高層建筑,減少占地面積,提高建筑系數(shù)。辦公樓逐漸成為工業(yè)廣場(chǎng)的標(biāo)志性建筑物,凸顯企業(yè)形象,與工業(yè)廣場(chǎng)其他建筑風(fēng)格統(tǒng)一。宿舍樓成片區(qū)布置,分布在工業(yè)廣場(chǎng)周圍,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,新建廠區(qū)內(nèi)宿舍樓較之建國(guó)初期有所減少。

3.4 綜述小結(jié)

古代煤礦相關(guān)建筑主要有居住休息,儲(chǔ)藏,紀(jì)念,賭博等功能,石碑石刻較多,居住辦公環(huán)境差。建筑材料為石材、木材和土為主,建筑建設(shè)于地上和地下。

近代煤礦建筑種類明顯增多,辦公建筑、居住建筑、生產(chǎn)建筑和倉(cāng)儲(chǔ)建筑不斷發(fā)展,建筑材料多為磚材,部分多層建筑采用磚混或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),建筑層數(shù)大都為一層,屋頂為雙坡屋頂,少量有多層建筑,表面內(nèi)飾多為紅磚。生產(chǎn)相關(guān)廠房大都為磚混結(jié)構(gòu),少量有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),屋頂為桁架結(jié)構(gòu)。近代的井架材料有木材,磚木和鋼材三種,井口房一般為一二層磚混結(jié)構(gòu),少量為多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。近代工人的居住環(huán)境非常臟亂和擁擠,但外國(guó)住宅較為豪華。鍋爐房一般為單層建筑,磚墻承重,毛石基礎(chǔ),外墻為清水墻。

1949年后,煤礦工業(yè)廣場(chǎng)布局越來(lái)越分區(qū)明確,建筑逐步統(tǒng)一式樣,顏色大都為藍(lán)白相間。建筑設(shè)計(jì)越來(lái)越多引用新技術(shù)新材料,鋼結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)較多的用于煤礦工業(yè)廣場(chǎng)。大跨度鋼結(jié)構(gòu),鋼框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于選煤廠主廠房。煤礦工業(yè)廣場(chǎng)建設(shè)注重綠色發(fā)展,注重建筑設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性,合理緊湊的進(jìn)行總平面布置。在煤礦工業(yè)場(chǎng)地總平面布置中,把工藝流程有密切聯(lián)系的,功能、防火等級(jí)、安全間距相近的建、構(gòu)筑物聯(lián)合布置,改變小而全的布局形勢(shì),既縮短運(yùn)輸距離,節(jié)省能源,也節(jié)約用地。

由古到今,社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平逐步提高,人們的生活水平提高,煤礦生產(chǎn)相關(guān)建筑無(wú)論是生產(chǎn)建筑、辦公建筑還是居住建筑,建筑建設(shè)由粗放化逐漸精致化,建筑建設(shè)逐步注重人性化,盡可能地采用新材料新技術(shù)。建筑分區(qū)逐漸明確,建筑環(huán)境逐漸變好[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

礦山建筑的發(fā)展與礦山的發(fā)展息息相關(guān),探究古代、近代、現(xiàn)代的礦山建筑發(fā)展,可以從中窺探礦山整體發(fā)展進(jìn)程。礦山建筑發(fā)展與國(guó)家經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)水平相關(guān),國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的提高,使得礦山生產(chǎn)環(huán)境與建筑建設(shè)水平逐步提高。

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