矿业论文煤矿项目BIM应用思考

　　BIM是继计算机CAD技术取代传统手工绘图后建筑领域的又一次重大革命，它以建筑工程项目各项相关信息数据作为模型基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性几大特征，通过创新的信息技术和业务结构，大大消除了建筑行业中各种形式的浪费和低效，给建筑业带来了巨大的影响。

　　【摘要】BIM是建筑领域的重大技术革命，给建筑业带来了深远的影响，目前已在民用建筑项目领域有所使用，本文在介绍BIM含义、核心理念和应用价值的基础上，对煤矿项目应用BIM进行了需求分析，并在此基础对煤矿项目应用BIM前景进行展望，提出了对策建议。

　　【关键词】煤矿项目,BIM,应用

目前国内外许多民用建筑项目已采用BIM技术进行设计和施工，取得了巨大效益，如美国纽约世贸大事原址新建的自由大厦、澳大利亚墨尔本尤利卡大厦、北京水立方奥运场馆等。本文探讨BIM在煤矿项目中的应用需求及前景。

　　一、BIM含义及核心理念

　　（一）BIM含义

　　关于BIM，2007年《美国国家BIM标准》对“BuildinginformationModel（BIM）”和“BuildinginformationModeling（BIM）”分别给出了定义：“BuildinginformationModel（BIM）”是指设施的物理和功能特性的一种数字化表达，从设施的生命周期开始它就作为其形成可靠的决策基础信息的共享知识资源；“BuildinginformationModeling（BIM）”是指建立设施电子模型的行为，其目标是可视化、工程分析、冲突分析、规范标准检查、工程造价、竣工产品、预算编制和其他用途。

　　同时《美国国家BIM标准》在前言中又提出：BIM无论是用来指一个产品——BuildinginformationModel，还是一个活动BuildinginformationModeling，或者是一个系统BuildinginformationManagement，都是一个减少行业浪费、减少破坏、为行业产品增值、提高居住着使用性能的关键因素。因此BIM的含义还应该包括BuildinginformationManagement。

　　基于此，李建成提出BIM的含义应当包括三个方面[1]：

　　1.BIM是建筑项目所有信息的数字化表达，是一个可以作为建筑项目虚拟替代物的信息化电子模型，是在开放标准和互操作性基础上建立的共享信息的资源。

　　2.BIM是建立、完善建筑项目信息化模型的行为，项目的各个参与方可以根据各自职责对模型信息插入、提取、更新和修改，以支持建筑项目的各种需要。

　　3.BIM是一个透明的、可复制的、可核查的、可持续的协同工作环境，在这个环境中各参与方在建筑项目全生命周期中都可以及时沟通，共享项目信息，并通过分析信息作出决策和改善建筑工程项目的交付过程，是项目得到有效的管理。

　　（二）BIM核心理念

　　BIM的核心理念是“信息充分交流、消除浪费低效”，即通过能支持信息创建、共享和更新的中央数据库模型，将横向贯穿项目全生命周期各阶段相互联系的项目目标综合起来[2]，及早引入项目参与各方，充分分享交流信息，纠正错误，减少浪费，节省成本，保证项目按照计划进行并按时完工，同时为项目运营、维修提供信息支持。

　　二、BIM应用价值

　　（一）在设计方面

　　1.三维可视直观设计[3]。BIM采用三维设计技术，设计成果为三维空间数字化建筑信息模型，所见即所得，一方面可以降低建筑设计理解难度，方便分析交流，另一方面可以有效地解决建筑设计中空间复杂和局促部位的设计难题。同时BIM可以满足所有二维出图要求。

　　2.智能联动关联设计。BIM设计数据之间建立了实时一致性关联，源于同一模型的所有设计图纸、图表均相互关联，对模型的任何修改可以及时在模型其他关联处反映出来，智能联动，提高效率。

　　3.高效准确自动统计。BIM将所有设计数据集合于中央数据库，可以按照要求自动统计项目工料用量、投资造价等内容，方便设计者和业主分析投资、材料、建筑之间的关系，提高造价控制水平。

　　4.方便严谨协同设计。BIM以统一的信息模型为基础，使不同专业、不同地点的设计人员可以在一个统一的信息模型上协同工作，消除沟通不畅和信息缺失带来的问题，提高设计效率。

　　5.科学快速模拟计算。BIM可以提供良好的数据交换功能，可以通过分析、模拟计算软件对设计的各个环节和系统进行各种分析和模拟计算（如碰撞检查、节能分析等），优化设计思路和方案，提高设计水平。

　　（二）在建造方面

　　1.虚拟施工指导[4]。BIM利用三维可视功能和模拟计算功能可以提供项目施工模拟，通过虚拟施工发现施工难点，合理安排施工工序和施工进度，不断完善施工方案，避免施工返工和材料浪费。

　　2.精确计划施工材料。BIM利用自动统计功能可以快速获得工程基础数据拆分实物量，为材料采购提供及时准确数据，为施工现场材料领用提供时间和数量等数据支撑。

　　3.阶段性成本控制。BIM利用自动统计功能可以实时对项目工程成本数据进行统计，可以及时了解工程成本动态变化，提高项目阶段性成本控制能力，提高项目造价控制水平。

　　（三）在总部管控方面

　　BIM可以给总部管控提供一个项目管理支撑平台，在这个平台上可以随时随地快速获得项目最新、最准确、最完整和最可靠的多维度项目基础数据，可以实现项目投资和进度控制，提高管控能力[4]。

　　（四）在项目管理模式方面

　　BIM打破了设计阶段与施工阶段分离的现状，在项目设计阶段引入施工参与方，项目参与各方在建筑信息模型基础上充分分享信息，交流沟通，协同工作，及早纠正设计中存在错误，减少浪费，节省成本，保证项目建设工期。三、煤矿项目BIM应用需求分析

　　相比于民用建筑项目，煤矿项目建设内容更加丰富，涉及专业更加广泛，投资金额更加巨大，建设周期也更长，对于BIM的应用需求也更加强烈。

　　（一）煤矿项目位于地下，无法直观审视项目布局，需要BIM三维可视设计技术来方便项目参与各方沟通交流。煤矿项目应用BIM后，可将地质勘探报告三维数字化，在立体空间展示井田范围地层分布情况、煤炭赋存情况、地质构造情况；可以将井田开拓开采布置三维数字化，在立体空间展示井口位置、井筒特征、大巷和工作面布置情况；同时将煤矿项目设备布置情况三维数字化，在立体空间展示矿井主要设备配置情况，方便业主和设计人员沟通交流。

　　（二）煤矿项目项目设计过程复杂，方案比选环节多，需要BIM智能关联、协同设计、自动统计等技术来提高设计效率。煤矿项目设计过程中矿井设计能力、井口位置、开拓方式、首采区、采煤方法、设备选型、井下运输、提升方式等多个环节需要进行多方案比选，比选涉及工艺技术、建设工期、技术经济等多个角度[5]，应用BIM后，可以应用智能关联设计、协同设计、自动统计等功能，快速完成方案比选，提高设计水平，将设计人员的主要精力集中于项目设计构思中。

　　（三）煤矿项目系统众多、复杂，各系统交叉关联，需要BIM协同设计、模拟计算等技术来提高项目建设效率。煤矿项目是一个系统工程，包括采煤系统、掘进系统、机电系统、运输系统、通风系统和排水系统等六大系统，另外井下安全避险又包括监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等六大系统，应用BIM后，设计人员可以实现中央数据库下的系统协同设计，同时可以应用模拟计算技术对各个系统设计的功能完整性、系统协同性进行模拟测试，及早发现设计错误，避免项目返工，提高项目建设效率。

　　（四）煤矿项目建设周期长，可选施工方法和支护方式多，需要BIM虚拟施工技术来指导工程建设。煤矿项目井筒施工方法有普通法和特殊凿井，普通法分为炮掘和机械掘进，特殊凿井法包括冻结法、注浆法、钻井法、沉井法和帷幕法[6]；煤矿项目支护方式包括砌碹法、锚喷法和支架法。受地质条件影响，煤矿项目建设工程中需根据地质条件选择不同的施工工艺和方法，同时采取不同的支护方式，如果遇到斜井和平硐长度较大时，还需要考虑选择措施井缩短施工工期，应用BIM虚拟施工技术可以多次模拟，在施工前确定最佳施工路线，保证煤矿项目顺利建成。

　　（五）煤矿项目投资巨大，施工使用设备、材料众多，需要BIM虚拟施工技术来合理安排施工设备、材料计划，需要BIM自动统计技术来实现项目成本控制功能。煤矿项目动辄投资几十亿，采用BIM虚拟施工技术可以将施工路线、步骤，使用的设备、材料、用量、时间等事先分析计算出来，合理安排项目施工，同时可以实行限额领料措施，严格控制项目施工设备、材料使用；采用BIM自动统计技术可以实现煤矿项目工程成本数据的实时搜集和获取，可以实现从时间、工序、空间等多个维度对工程成本进行多算对比[7]，及时发现成本管理过程中的问题并予以解决，提高项目投资管控水平。

　　四、煤矿项目BIM应用前景及对策建议

　　（一）应用前景

　　一方面，BIM在我国还处于起步阶段，相关的标准规范还没有制定完成，建筑业界使用的基于CAD专业应用软件数字化能力与BIM“数字化技术”要求差距较远[8]，同时BIM目前主要应用于民用建筑领域，其他领域应用较少，煤矿项目BIM应用不可能一蹴而就；另一方面，BIM作为先进生产力，带动建筑业变革是大势所趋，《2011-2015建筑业信息化发展纲要》已将加快BIM应用列为发展重点[9]，《建筑工程信息模型应用统一标准》也已获得住建部批准立项，BIM在中国的发展应用将势不可挡，煤炭行业应紧跟建筑业发展趋势，及时跟进，研究BIM在煤矿项目中应用。

　　（二）对策建议

　　1.转变思想，提高认识。煤矿项目设计单位、施工单位和业主单位要清醒地认识到BIM是从二维图纸到三维设计和建造的信息革命，BIM应用于煤矿项目必将给煤矿设计、施工和煤矿项目本身带来深远的影响，相关人员应从传统的设计、建造和业主思想中跳出来，尽快完成传统思想向BIM思想的转变。

　　2.加强学习，积极探索。煤矿项目设计单位、施工单位和业主单位应积极鼓励从业人员学习了解BIM理论知识，参加BIM培训研讨活动，实地参观观摩BIM项目实施案例，了解国际国内BIM发展动态，掌握相关理论知识，积极探索BIM在煤矿项目中的应用。

　　参考文献

　　[1]李建成.BIM概述[J].时代建筑，2013（2）：10-15.

　　[2]张德凯，郭师虹，段学辉.基于BIM技术的建设项目管理模式研究[J].价值工程，2013（5）：61-64.

　　[3]修龙，赵昕.BIM—建筑设计与施工的又一次革命性挑战[J].施工技术，2013（11）：1-4.

　　[4]沈江红.BIM是项目精细化管理的核心竞争力[J].浙江建筑，2013（5）：67-70.

　　[5]GB50215-2005.煤炭工业矿井设计规范[S].

　　[6]GB50384-2007.煤矿立井井筒及硐室设计规范[S].

　　[7]刘尚阳，刘欢.BIM应用于总承包成本管理的优势分析[J].建筑经济，2013（6）：31-34.

　　[8]黄强.中国BIM分期目标与标准体系[J].时代建筑，2013（2）：22-25.