淺談采空區電力工程巖土勘測

陳保家，馬建明（中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司）

淺談采空區電力工程巖土勘測

陳保家，馬建明（中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司）

在進行電力工程建設時，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，煤礦資源的挖掘擴大了采空區的范圍，出現的坍塌或變形現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的種類和對地表的影響，制定了巖土勘測的內容，并提出了行之有效的勘測措施，力求為電力工程的順利運行提供保障。

采空區；電力工程；巖土；勘測

近年來，有非常多的由采空區塌陷而造成的地質災害，這些災害尤其集中在煤礦開采區，隨著我國工農業生產對煤炭資源需求的增加，導致煤炭資源的超量開采，形成了大規模的采空區，這些采空區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，不利于用電線路的安全穩定運行。對采空區電力工程巖土的勘測，可以有效的避免上述問題，是保障線路穩定運行的重要措施。

1 采空區的分類

結合煤炭的開采程度以及煤炭開采對地形造成的影響，將采空區分為現采空區、老采空區和未來采空區。

1.1 現采空區

現采空區就是指當前正在開采的采空區。

1.2 老采空區

老采空區是指已經不再進行開采的采空區，或者說開采已經達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，并且盆地內的變形已達到穩定狀態的踩空區。這種采空區的建筑物內外邊緣的損壞程度要大于中間區的損壞程度[1]。

圖1

1.3 未來采空區

未來采空區是指已經規劃和計劃開采，但是實際上并沒有開采的地區。

2 采空區地表破壞的影響

采空區對地表破壞的影響，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、地質構造、巖層性質、地下水等共同決定了地表破壞的形式，當然，這些作用力中影響做大的要數開采方式，如果在開采區域中出現比較大的斷裂結構或者有小于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，在進行淺部開采時，由于破裂帶和垮落帶直通地表而導致地表產生塌陷。巖土層垂直、大的水平錯距和塌陷坑的形成導致地面不平，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果，是不直接通采區的，規模小，對線路桿塔的穩定性影響不大[3]。

3 采空區巖土勘測的內容[4]

內容一：要對礦層的層數、分布和厚度等進行分析，勘測地質構造、了解覆蓋巖層的巖石性質和礦層埋藏的特點。

內容二：要采空區附近水資源的使用情況進行分析。

內容三：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方向和開采邊界。

內容四：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。

內容五：分析地表移動情況，劃分內外邊緣區和中間區，了解盆地的特征，確認地表移動變形的主要參數。

4 采空區巖土勘測的措施

4.1 設計階段的勘測措施

對施工現場進行全面的調查和勘測，是保證設計的科學合理性和可實施性的基礎，因此，進行采空區的巖土工程勘測非常重要。主要是針對電力工程場地內的采空區和采空區地表進行分析、調查。并根據調查結果，設計制定合理的施工方案。在進行勘察任務時，要遵守線路勘測設計的基本原則，優先采用避開易出現滑坡和塌陷的踩空區的實施方案。如果實在不能避免采空區，就要深入研究該采空區內的巖土狀況，選取最短通過采空區的路線。

設計階段的調查任務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的井田分布現狀，煤層的埋深和厚度情況，接著收集各煤礦的開采規劃和開采方法等資料，著重分析老采空區的相應密實度、實際填充狀況和主要的范圍，研究上覆巖土層的穩定性。對于現采空區和未來采空區的研究，可以通過對老采空區的相應數據分析，了解現有采空區和地表采空區的一些地表變形數據。嚴格執行《巖土工程勘察規范》的相關內容，盡量避免采空區造成的地表變形地區，合理規劃電力工程的線路施工路線。另外，對于一些小窯區和老采空不僅要進行現場勘探和地質調查，還宜開展適當的物探工作，最大程度的保證勘測的準確性和科學性。

4.2 施工階段的勘測措施

4.2.1 建立健全質量監督管理體系

通過運行、監理、勘測、設計、施工等各部門的協調配合，只有各部門增加配合度，才能更好的對施工環節進行質量監管，提高施工的質量，在進行設計時，電力工程建設的設計單位要根據采空區的實際情況制定科學的設計方案，施工單位則根據方案，進行規范施工，對于設計圖紙的準確性、合理性及施工方的監督要由監理單位完成。只有進行系統的質量體系構建，才能更加有效的保障電力工程質量。

4.2.2 結合桿塔設計進行巖土勘測

采空區地面的穩定性和巖土工程穩定性需求如果差距較大，就會不利于桿塔的構建，在這種情況下，為了增加桿塔地基的穩定性，必須處理采空區的地質結構。具體方式如下：

（1）對于礦洞、巷道等可能影響塔基穩定性的地區，可以架設頂板支護，并且進行錨噴處理，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，要進行重新加固，增加采空區地表的穩定性，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定性，必須采用整塊混凝土結構對四個塔基進行的加固處理，或采用樁基以增加塔基基礎的穩定性。

（4）進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 上下結合的勘測方式

在進行電力工程的施工時，需要綜合考慮采礦區的穩定性，以及電力工程所涉及到地質條件，在確定桿塔在踩空區的位置時，要遵守以下原則：①桿塔設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。③由于通風井區域和主副巷道區域相對比較穩定，能夠為桿塔起到一定的支撐作用，所以，這種礦區安全地段的選擇比較重要。④要選擇地表沒有變形，且地質構造簡單的地區，當然，要同時保證采空區上覆巖層的厚度和硬度。

通過礦層深厚之比來確定施工點也不失為一個好方法，可以選取采深與采厚比大于某個數值的地段進行建設，該地段的采空區地表變形程度會比較低，能夠保證穩定性。以下是該比值的建議設置情況：當深厚比值大于200以上時，各種等級的送電線路可以建設；當深厚比在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間在40～100之間，當深厚比在0～40之間，不能建立任何等級的送電線路。

5 結語

綜上所述，采空區的存在對于地表具有嚴重的破壞作用，繼而對電力工程的建設產生不利的影響，因此，對采空區電力工程進行土層勘測具有重要的現實意義。根據相關的勘測內容，制定出建立管理體制，結合桿塔設計、上下結合的勘測方式，在一定程度上保證了送電線路的安全架設，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量及對策探討[J].城市建筑，2014（33）：146.

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

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

[4]尚繼發.淺談采空區電力工程巖土勘測[J].沿海企業與科技，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.

TM757.1

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2095-2066（2016）33-0061-02

2016-11-12