陳保家，馬建明（中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司）

淺談采空區(qū)電力工程巖土勘測

陳保家，馬建明（中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司）

在進(jìn)行電力工程建設(shè)時，保證線路工程的安全性非常重要，電力工程的巖土工程勘測工作是比較復(fù)雜的，對工作人員的知識和技能要求較高，煤礦資源的挖掘擴(kuò)大了采空區(qū)的范圍，出現(xiàn)的坍塌或變形現(xiàn)象對電力工程的施工造成了一定的威脅，本文主要分析了采空區(qū)的種類和對地表的影響，制定了巖土勘測的內(nèi)容，并提出了行之有效的勘測措施，力求為電力工程的順利運(yùn)行提供保障。

采空區(qū)；電力工程；巖土；勘測

近年來，有非常多的由采空區(qū)塌陷而造成的地質(zhì)災(zāi)害，這些災(zāi)害尤其集中在煤礦開采區(qū)，隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對煤炭資源需求的增加，導(dǎo)致煤炭資源的超量開采，形成了大規(guī)模的采空區(qū)，這些采空區(qū)在重力的不斷作用下，會逐漸變形、裂縫、坍塌，損害送電線路桿塔基礎(chǔ)，不利于用電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對采空區(qū)電力工程巖土的勘測，可以有效的避免上述問題，是保障線路穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。

1 采空區(qū)的分類

結(jié)合煤炭的開采程度以及煤炭開采對地形造成的影響，將采空區(qū)分為現(xiàn)采空區(qū)、老采空區(qū)和未來采空區(qū)。

1.1 現(xiàn)采空區(qū)

現(xiàn)采空區(qū)就是指當(dāng)前正在開采的采空區(qū)。

1.2 老采空區(qū)

老采空區(qū)是指已經(jīng)不再進(jìn)行開采的采空區(qū)，或者說開采已經(jīng)達(dá)到了一個度即充分采動，如圖1所示，通過地表的移動，形成了平底盆地，并且盆地內(nèi)的變形已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的踩空區(qū)。這種采空區(qū)的建筑物內(nèi)外邊緣的損壞程度要大于中間區(qū)的損壞程度[1]。

圖1

1.3 未來采空區(qū)

未來采空區(qū)是指已經(jīng)規(guī)劃和計劃開采，但是實(shí)際上并沒有開采的地區(qū)。

2 采空區(qū)地表破壞的影響

采空區(qū)對地表破壞的影響，按照程度劃分為變形、裂縫和塌陷三種。而開采方式、煤層厚度、回采率、地質(zhì)構(gòu)造、巖層性質(zhì)、地下水等共同決定了地表破壞的形式，當(dāng)然，這些作用力中影響做大的要數(shù)開采方式，如果在開采區(qū)域中出現(xiàn)比較大的斷裂結(jié)構(gòu)或者有小于30的采深與采厚比值，會造成地面大面積斷裂和塌陷[2]。

另外，在進(jìn)行淺部開采時，由于破裂帶和垮落帶直通地表而導(dǎo)致地表產(chǎn)生塌陷。巖土層垂直、大的水平錯距和塌陷坑的形成導(dǎo)致地面不平，容易使桿塔頃倒。而除去淺部開采外的地表裂縫是由地表巖土層拉伸變形超限的結(jié)果，是不直接通采區(qū)的，規(guī)模小，對線路桿塔的穩(wěn)定性影響不大[3]。

3 采空區(qū)巖土勘測的內(nèi)容[4]

內(nèi)容一：要對礦層的層數(shù)、分布和厚度等進(jìn)行分析，勘測地質(zhì)構(gòu)造、了解覆蓋巖層的巖石性質(zhì)和礦層埋藏的特點(diǎn)。

內(nèi)容二：要采空區(qū)附近水資源的使用情況進(jìn)行分析。

內(nèi)容三：深入研究包括臺階、地表陷坑、裂縫大小、位置等地表變形的特征分布，并且分析工作面的推進(jìn)方向和開采邊界。

內(nèi)容四：要著重分析礦層開采的諸多影響因素，如時間、深度、厚度、范圍、積水、空隙、頂板管理等。

內(nèi)容五：分析地表移動情況，劃分內(nèi)外邊緣區(qū)和中間區(qū)，了解盆地的特征，確認(rèn)地表移動變形的主要參數(shù)。

4 采空區(qū)巖土勘測的措施

4.1 設(shè)計階段的勘測措施

對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面的調(diào)查和勘測，是保證設(shè)計的科學(xué)合理性和可實(shí)施性的基礎(chǔ)，因此，進(jìn)行采空區(qū)的巖土工程勘測非常重要。主要是針對電力工程場地內(nèi)的采空區(qū)和采空區(qū)地表進(jìn)行分析、調(diào)查。并根據(jù)調(diào)查結(jié)果，設(shè)計制定合理的施工方案。在進(jìn)行勘察任務(wù)時，要遵守線路勘測設(shè)計的基本原則，優(yōu)先采用避開易出現(xiàn)滑坡和塌陷的踩空區(qū)的實(shí)施方案。如果實(shí)在不能避免采空區(qū)，就要深入研究該采空區(qū)內(nèi)的巖土狀況，選取最短通過采空區(qū)的路線。

設(shè)計階段的調(diào)查任務(wù)主要有以下幾個方面。首先要勘測分析煤礦分布圖和了解煤礦區(qū)的井田分布現(xiàn)狀，煤層的埋深和厚度情況，接著收集各煤礦的開采規(guī)劃和開采方法等資料，著重分析老采空區(qū)的相應(yīng)密實(shí)度、實(shí)際填充狀況和主要的范圍，研究上覆巖土層的穩(wěn)定性。對于現(xiàn)采空區(qū)和未來采空區(qū)的研究，可以通過對老采空區(qū)的相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，了解現(xiàn)有采空區(qū)和地表采空區(qū)的一些地表變形數(shù)據(jù)。嚴(yán)格執(zhí)行《巖土工程勘察規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容，盡量避免采空區(qū)造成的地表變形地區(qū)，合理規(guī)劃電力工程的線路施工路線。另外，對于一些小窯區(qū)和老采空不僅要進(jìn)行現(xiàn)場勘探和地質(zhì)調(diào)查，還宜開展適當(dāng)?shù)奈锾焦ぷ?，最大程度的保證勘測的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

4.2 施工階段的勘測措施

4.2.1 建立健全質(zhì)量監(jiān)督管理體系

通過運(yùn)行、監(jiān)理、勘測、設(shè)計、施工等各部門的協(xié)調(diào)配合，只有各部門增加配合度，才能更好的對施工環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管，提高施工的質(zhì)量，在進(jìn)行設(shè)計時，電力工程建設(shè)的設(shè)計單位要根據(jù)采空區(qū)的實(shí)際情況制定科學(xué)的設(shè)計方案，施工單位則根據(jù)方案，進(jìn)行規(guī)范施工，對于設(shè)計圖紙的準(zhǔn)確性、合理性及施工方的監(jiān)督要由監(jiān)理單位完成。只有進(jìn)行系統(tǒng)的質(zhì)量體系構(gòu)建，才能更加有效的保障電力工程質(zhì)量。

4.2.2 結(jié)合桿塔設(shè)計進(jìn)行巖土勘測

采空區(qū)地面的穩(wěn)定性和巖土工程穩(wěn)定性需求如果差距較大，就會不利于桿塔的構(gòu)建，在這種情況下，為了增加桿塔地基的穩(wěn)定性，必須處理采空區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。具體方式如下：

（1）對于礦洞、巷道等可能影響塔基穩(wěn)定性的地區(qū)，可以架設(shè)頂板支護(hù)，并且進(jìn)行錨噴處理，起到一個支撐作用，減少塌陷造成的影響。

（2）針對已知有塌陷或者裂縫的踩空區(qū)，要進(jìn)行重新加固，增加采空區(qū)地表的穩(wěn)定性，其方式是壓力灌漿法和回填。

（3）在存在沉降可能的塔基部位，為了提高塔基部位的穩(wěn)定性，必須采用整塊混凝土結(jié)構(gòu)對四個塔基進(jìn)行的加固處理，或采用樁基以增加塔基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

（4）進(jìn)行高低腿基建模型的淺埋操作，降低開放量，可以有效避免臨空面問題。

4.2.3 上下結(jié)合的勘測方式

在進(jìn)行電力工程的施工時，需要綜合考慮采礦區(qū)的穩(wěn)定性，以及電力工程所涉及到地質(zhì)條件，在確定桿塔在踩空區(qū)的位置時，要遵守以下原則：①桿塔設(shè)置的位置要保證地形的平坦開闊。②要選擇采空厚度薄、礦層較薄且埋深深度高的地區(qū)。③由于通風(fēng)井區(qū)域和主副巷道區(qū)域相對比較穩(wěn)定，能夠?yàn)闂U塔起到一定的支撐作用，所以，這種礦區(qū)安全地段的選擇比較重要。④要選擇地表沒有變形，且地質(zhì)構(gòu)造簡單的地區(qū)，當(dāng)然，要同時保證采空區(qū)上覆巖層的厚度和硬度。

通過礦層深厚之比來確定施工點(diǎn)也不失為一個好方法，可以選取采深與采厚比大于某個數(shù)值的地段進(jìn)行建設(shè)，該地段的采空區(qū)地表變形程度會比較低，能夠保證穩(wěn)定性。以下是該比值的建議設(shè)置情況：當(dāng)深厚比值大于200以上時，各種等級的送電線路可以建設(shè)；當(dāng)深厚比在100～200之間時，110～ 220kV之間的送電線路可以建立[5]；而35kV以下的送電線路要求深厚比值區(qū)間在40～100之間，當(dāng)深厚比在0～40之間，不能建立任何等級的送電線路。

5 結(jié)語

綜上所述，采空區(qū)的存在對于地表具有嚴(yán)重的破壞作用，繼而對電力工程的建設(shè)產(chǎn)生不利的影響，因此，對采空區(qū)電力工程進(jìn)行土層勘測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)相關(guān)的勘測內(nèi)容，制定出建立管理體制，結(jié)合桿塔設(shè)計、上下結(jié)合的勘測方式，在一定程度上保證了送電線路的安全架設(shè)，為輸電安全提供了保障。

[1]崔海飛，張 磊.提高電力工程巖土勘察質(zhì)量及對策探討[J].城市建筑，2014（33）：146.

[2]廖甫仁.試論采空區(qū)電力工程巖土勘測[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2015（9）：314～315.

[3]李 里.試論采空區(qū)電力工程巖土勘測[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（29）：1012.

[4]尚繼發(fā).淺談采空區(qū)電力工程巖土勘測[J].沿海企業(yè)與科技，2009（11）：128～129，127.

[5]張 磊，崔海飛.試析電力工程巖土勘察常見問題及解決方法[J].城市建筑，2014（33）：269.

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