采动影响区的输电线路设计

２０１４年第５期　中州煤炭　总第２２１期　采动影响区的输电线路设计　王　斌　（河南省煤田地质局资源环境调查中心，河南郑州，４５００００）　摘要：随着国民经济的发展，大量的高压输电工程线路穿过煤矿采动影响区，然而地下采矿活动势必会引起　输电线路塔基的倾斜和移动，有必要在对其变形进行模拟预测研究的基础上，分析其变形规律和沉降变形机　理，对线路和塔基的设计作出相应改进，采取调整塔基距离、杆和基础的连接方式、采用大板基础等措施，保　证输电线路的安全稳定运行。　关键词：采空区；塔基；输电线路　中图分类号：ＴＤ６１２　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３—０５０６（２０１４）０５—００８１—０２　某直流输电线路工程线路穿过煤矿采动影响　区，该工程建成后将经受开采过程中及开采后地表　空边缘区、塌落等不连续变形的位置，并尽可能地远　离这些地方。　变形和破坏带来的影响。煤层开采后，将在地面形　成下沉盆地，针对采动影响区输电线路存在的特　（２）杆塔档距选择。根据采动影响区的变形特　点，为了保证导线对地距离及线路正常运行的要求，　点　，在线路设计阶段，对线路和基础结构设计采　铁塔的使用档距留有一定的裕度。　（３）杆塔垂直沉降和水平位移处理方案。垂直　沉降主要会影响到导线的对地距离，设计时要预留　一取了必要的措施，以降低地表塌陷及变形对线路造　成的影响，满足线路安全稳定运行。通过对采空区　地面变形的预测分析　，提出针对性的线路布设和　基础结构设计调整措施。　对高压线塔来说，其结构为对称弹性结构，基础　为螺栓铰结连接，具有一定抗不均匀沉降的能力。　由于其为高耸结构，地表倾斜变形对线路杆塔稳定　定的高度；水平位移会影响到杆塔的电气间隙和　杆塔的负荷，倾斜变形也会影响到杆塔的电气间隙　和杆塔的负荷。根据采动影响区的地基变形量，位　于采动影响区内的直线塔应采取以下措施：①铁塔　的使用条件缩减使用；②根据每基直线塔的垂直沉　降、水平位移和倾斜变形数据，按照最不利情况来校　性的影响最大。①对于水平变形，主要对塔基基础　产生影响，如果能够加强塔基基础抗变形设计（如　采用大板基础），就能够克服水平变形对塔基的破　验每档对地距离和每基铁塔的电气间隙。　（４）缩减耐张段长度，减小塌陷对线路的影响　范围，并尽可能避免在塌陷区内设置耐张塔。　坏影响；②对于地表沉降，可以通过加高塔身、预留　沉降量来保证输电线路的安全。通过预钡４分析塔基　的变形规律，来进一步调整杆塔布置和结构设　计　。　２　采空区杆塔结构及基础设计方案　（１）采空区杆塔结构变形要求。采空区塔基变　形主要有３种形式：垂直、水平、倾斜。对于垂直沉　降，可在设计阶段电气专业排塔位时预留塔高变形　高度和减小水平档距的方法加以解决。对于水平偏　移，可通过设计阶段电气专业排塔位时考虑直线塔　兼角的办法解决。对于倾斜变形，在铁塔基础发生　变形后，通过抱杆加导链等工具在铁塔结构适合的　１　杆塔措施　（１）塔位选择。在采动影响区按照以下原则选　择施工定位塔位：①塔位尽量选择地表破坏不严重　或预测地表破坏不严重的煤矿区、移动盆地中间区　通过；②塔位尽量选择在地质构造简单、顶板岩体厚　度大且坚硬完整的地段，同时应选择在地势开阔、平　着力点上加力，将塔腿抬高，将垫板加到塔脚板与基　础之间，使铁塔４个塔腿恢复到同一个水平面上，消　除倾斜变形对塔身结构的影响。　（２）杆塔结构措施。对位于采动影响区的杆　塔，由于地基变形会造成杆塔的沉降、偏移和倾斜，　因此有必要根据不同的情况选择适合的杆塔型式，　・坦的地点；③塔位尽量避开容易产生地表裂缝的采　收稿日期：２０１４一Ｏ１—２１　作者简介：王　斌（１９８５一），男，河南郑州人，助理工程师，２００８年　毕业于洛阳师范学院，现从事地质勘探工作。　８１・　２０１４年第５期　中州煤炭　总第２２１期　同时要考虑到杆塔倾斜后纠偏措施的便利性，以保　垫钢板，实现铁塔调平。钢垫板厚度可系列化，以适　证线路安全稳定运行。铁塔采用整体塔设计，当铁　塔发生一定程度的倾斜时，为了使铁塔能够抵御大　风、覆冰等恶劣工况条件，保证线路安全运行，铁塔　的水平档距要降低。　（３）基础设计方案。位于采动影响区的输电线　应不同的沉降量，多层使用时可垂直调向进行插垫。　该工程位于采动影响区的铁塔均采用地脚螺栓连接　方式。为方便铁塔纠偏，塔脚板的地脚螺栓孔也应　适当加大。　路杆塔基础选型，应在满足正常设计条件的同时，还　应考虑抵抗一定程度的地基变形。由于地基变形有　４加强运行监测　煤矿采空区中的各种变形和破坏是一个逐渐发　展的过程，因此工程建设及运行过程中的监测非常　重要，加大监测力度可及时发现工程中出现的问题，　并及时采取有效措施加以解决。　垂直沉降、水平偏移和倾斜３种情况，以此要求所选　基础型式应能满足抵抗这３种变形（一定程度的）　的能力。采空区基础推荐采用已有成熟运行经验的　大板基础。此种基础型式是在基础底面设置一钢筋　混凝土大板，此大板上、下层均配置钢筋，以抵抗由　５　结语　根据分析，可以得出以下结论：　于不均匀沉降所产生的弯矩，为方便基础顶推时减　小摩阻力，在大板与基础之间增设砂卵石垫层。这　种基础型式可以保证当地基发生一定程度不均匀沉　降时，不会由于４个基础的不均匀沉降造成杆塔破　坏，但不能保证基础根开不发生变化。　（１）采空区残余变形和未来规划工作面的开采　对塔基必然产生影响，应提前预测塔基的变形规律，　为塔基的稳定性设计提供技术指导。　（２）应合理选择塔位，控制杆塔间隙和对地距　为保证基础根开不发生变化，可采用联合基础。　联合基础（也称筏式基础）的优点是：发生不均匀沉　降时保证杆塔整体倾斜，不会产生某一条腿单独沉　下去的现象；可以保证基础根开不发生变化。其缺　离；并进行相应的基础结构设计；加强运行监测，使　塔基位置地表变形在塔基允许变形范围之内；但在　煤矿开采期间，应密切监测工作面开采情况和塔基　变形情况，及时纠偏。　参考文献：　［１］　秦庆芝，曹玉杰，毛丹宇，等．高压输电线路煤矿采动影响区铁　点是：当发生沉降后，只能进行铁塔纠偏，基础不易　复位。建议采用大板基础。　３杆塔与基础连接形式　塔基础设计研究『Ｊ］．电力建设，２００９。３０（２）：１８．２１．　位于采动影响区的铁塔若发生沉降、倾斜、不均　匀沉降等现象时，可以调整铁塔与基础之间的连接　部位，使铁塔在一定范围内扶正和复位。具体措施　如下：增加地脚螺栓外露长度＋钢垫板。采空区地　段的铁塔与基础采用地脚螺栓＋塔脚板的方式连　．：　［３］刘红元’煤矿地表移动的基本规律　Ｍ　・北京：中国丁　采动影响下覆岩破坏过程的虚拟研究［Ｄ］．沈阳：东　北大学，２０００．　Ｅ４］　国家煤炭工业局．建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与　压煤开采规程［Ｍ］・北京：煤炭工业出版社，２０００．　接，基础主柱上的地脚螺栓外露丝扣长度适　一旦地基下沉引起基础不均匀沉降，可以先将地脚　篇　（责任编辑是　：秦爱新）　螺栓放松，利用千斤顶顶升塔腿，调平后在塔脚板下　（上接第８０页）　［３］　王耀锋．对于采用孔ｒ］取样方式进行瓦斯含量测定时钻屑暴　露时间的探讨［Ｊ］．煤矿安全，２００５，３６（３）：３９－４０．　［４］　张永光，殷琨，Ｆ如生．反循环连续取样空气喷射钻头的设计　及试验研究［Ｊ］．西部探矿工程，２００７（３）：７７—７９．　［７］　胡千庭，文光才，隆清明，等．旋风式喷射钻头：中国，　ＺＬ２０１３２００５５００２．１［Ｐ］．２０１３—０７一１０．　［８］　胡千庭，文光才，隆清明，等．复杂地层用双壁钻杆：中国，　ＺＬ２０１３２００３０１２３．０［Ｐ］．２０１３—０９—２５．　［９］　王振恒，唐川林，胡东．环形射流泵性能参数的数值模拟［Ｊ］．　湖南工业大学学报，２００９，２３（３）：８６－８９．　［５］　胡振阳．本煤层空气反循环钻具的研究及应用［Ｊ］．煤炭工程，　２０ＩＩ（４）：ＩＩ６一ｌＩ　８．　［１０］郝树青．贯通式潜孔锤反循环取心（取样）钻进孔底流场模拟　［６］　胡干庭，文光才，隆清明，等．正负压联合栓流定点取样装置：　中国，ＺＬ２０１２２０４０６２７２．８［Ｐ］．２０１３—０２一ｌ３．　・与实验研究［Ｄ］．长春：吉林大学，２００７．　（责任编辑：许久峰）　８２・