浅谈采空区电力工程岩土勘测

陈保家，马建明（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司）

浅谈采空区电力工程岩土勘测

陈保家，马建明（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司）

在进行电力工程建设时，保证线路工程的安全性非常重要，电力工程的岩土工程勘测工作是比较复杂的，对工作人员的知识和技能要求较高，煤矿资源的挖掘扩大了采空区的范围，出现的坍塌或变形现象对电力工程的施工造成了一定的威胁，本文主要分析了采空区的种类和对地表的影响，制定了岩土勘测的内容，并提出了行之有效的勘测措施，力求为电力工程的顺利运行提供保障。

采空区；电力工程；岩土；勘测

近年来，有非常多的由采空区塌陷而造成的地质灾害，这些灾害尤其集中在煤矿开采区，随着我国工农业生产对煤炭资源需求的增加，导致煤炭资源的超量开采，形成了大规模的采空区，这些采空区在重力的不断作用下，会逐渐变形、裂缝、坍塌，损害送电线路杆塔基础，不利于用电线路的安全稳定运行。对采空区电力工程岩土的勘测，可以有效的避免上述问题，是保障线路稳定运行的重要措施。

1 采空区的分类

结合煤炭的开采程度以及煤炭开采对地形造成的影响，将采空区分为现采空区、老采空区和未来采空区。

1.1 现采空区

现采空区就是指当前正在开采的采空区。

1.2 老采空区

老采空区是指已经不再进行开采的采空区，或者说开采已经达到了一个度即充分采动，如图1所示，通过地表的移动，形成了平底盆地，并且盆地内的变形已达到稳定状态的踩空区。这种采空区的建筑物内外边缘的损坏程度要大于中间区的损坏程度[1]。

图1

1.3 未来采空区

未来采空区是指已经规划和计划开采，但是实际上并没有开采的地区。

2 采空区地表破坏的影响

采空区对地表破坏的影响，按照程度划分为变形、裂缝和塌陷三种。而开采方式、煤层厚度、回采率、地质构造、岩层性质、地下水等共同决定了地表破坏的形式，当然，这些作用力中影响做大的要数开采方式，如果在开采区域中出现比较大的断裂结构或者有小于30的采深与采厚比值，会造成地面大面积断裂和塌陷[2]。

另外，在进行浅部开采时，由于破裂带和垮落带直通地表而导致地表产生塌陷。岩土层垂直、大的水平错距和塌陷坑的形成导致地面不平，容易使杆塔顷倒。而除去浅部开采外的地表裂缝是由地表岩土层拉伸变形超限的结果，是不直接通采区的，规模小，对线路杆塔的稳定性影响不大[3]。

3 采空区岩土勘测的内容[4]

内容一：要对矿层的层数、分布和厚度等进行分析，勘测地质构造、了解覆盖岩层的岩石性质和矿层埋藏的特点。

内容二：要采空区附近水资源的使用情况进行分析。

内容三：深入研究包括台阶、地表陷坑、裂缝大小、位置等地表变形的特征分布，并且分析工作面的推进方向和开采边界。

内容四：要着重分析矿层开采的诸多影响因素，如时间、深度、厚度、范围、积水、空隙、顶板管理等。

内容五：分析地表移动情况，划分内外边缘区和中间区，了解盆地的特征，确认地表移动变形的主要参数。

4 采空区岩土勘测的措施

4.1 设计阶段的勘测措施

对施工现场进行全面的调查和勘测，是保证设计的科学合理性和可实施性的基础，因此，进行采空区的岩土工程勘测非常重要。主要是针对电力工程场地内的采空区和采空区地表进行分析、调查。并根据调查结果，设计制定合理的施工方案。在进行勘察任务时，要遵守线路勘测设计的基本原则，优先采用避开易出现滑坡和塌陷的踩空区的实施方案。如果实在不能避免采空区，就要深入研究该采空区内的岩土状况，选取最短通过采空区的路线。

设计阶段的调查任务主要有以下几个方面。首先要勘测分析煤矿分布图和了解煤矿区的井田分布现状，煤层的埋深和厚度情况，接着收集各煤矿的开采规划和开采方法等资料，着重分析老采空区的相应密实度、实际填充状况和主要的范围，研究上覆岩土层的稳定性。对于现采空区和未来采空区的研究，可以通过对老采空区的相应数据分析，了解现有采空区和地表采空区的一些地表变形数据。严格执行《岩土工程勘察规范》的相关内容，尽量避免采空区造成的地表变形地区，合理规划电力工程的线路施工路线。另外，对于一些小窑区和老采空不仅要进行现场勘探和地质调查，还宜开展适当的物探工作，最大程度的保证勘测的准确性和科学性。

4.2 施工阶段的勘测措施

4.2.1 建立健全质量监督管理体系

通过运行、监理、勘测、设计、施工等各部门的协调配合，只有各部门增加配合度，才能更好的对施工环节进行质量监管，提高施工的质量，在进行设计时，电力工程建设的设计单位要根据采空区的实际情况制定科学的设计方案，施工单位则根据方案，进行规范施工，对于设计图纸的准确性、合理性及施工方的监督要由监理单位完成。只有进行系统的质量体系构建，才能更加有效的保障电力工程质量。

4.2.2 结合杆塔设计进行岩土勘测

采空区地面的稳定性和岩土工程稳定性需求如果差距较大，就会不利于杆塔的构建，在这种情况下，为了增加杆塔地基的稳定性，必须处理采空区的地质结构。具体方式如下：

（1）对于矿洞、巷道等可能影响塔基稳定性的地区，可以架设顶板支护，并且进行锚喷处理，起到一个支撑作用，减少塌陷造成的影响。

（2）针对已知有塌陷或者裂缝的踩空区，要进行重新加固，增加采空区地表的稳定性，其方式是压力灌浆法和回填。

（3）在存在沉降可能的塔基部位，为了提高塔基部位的稳定性，必须采用整块混凝土结构对四个塔基进行的加固处理，或采用桩基以增加塔基基础的稳定性。

（4）进行高低腿基建模型的浅埋操作，降低开放量，可以有效避免临空面问题。

4.2.3 上下结合的勘测方式

在进行电力工程的施工时，需要综合考虑采矿区的稳定性，以及电力工程所涉及到地质条件，在确定杆塔在踩空区的位置时，要遵守以下原则：①杆塔设置的位置要保证地形的平坦开阔。②要选择采空厚度薄、矿层较薄且埋深深度高的地区。③由于通风井区域和主副巷道区域相对比较稳定，能够为杆塔起到一定的支撑作用，所以，这种矿区安全地段的选择比较重要。④要选择地表没有变形，且地质构造简单的地区，当然，要同时保证采空区上覆岩层的厚度和硬度。

通过矿层深厚之比来确定施工点也不失为一个好方法，可以选取采深与采厚比大于某个数值的地段进行建设，该地段的采空区地表变形程度会比较低，能够保证稳定性。以下是该比值的建议设置情况：当深厚比值大于200以上时，各种等级的送电线路可以建设；当深厚比在100～200之间时，110～ 220kV之间的送电线路可以建立[5]；而35kV以下的送电线路要求深厚比值区间在40～100之间，当深厚比在0～40之间，不能建立任何等级的送电线路。

5 结语

综上所述，采空区的存在对于地表具有严重的破坏作用，继而对电力工程的建设产生不利的影响，因此，对采空区电力工程进行土层勘测具有重要的现实意义。根据相关的勘测内容，制定出建立管理体制，结合杆塔设计、上下结合的勘测方式，在一定程度上保证了送电线路的安全架设，为输电安全提供了保障。

[1]崔海飞，张 磊.提高电力工程岩土勘察质量及对策探讨[J].城市建筑，2014（33）：146.

[2]廖甫仁.试论采空区电力工程岩土勘测[J].建材发展导向（上），2015（9）：314～315.

[3]李 里.试论采空区电力工程岩土勘测[J].建筑工程技术与设计，2015（29）：1012.

[4]尚继发.浅谈采空区电力工程岩土勘测[J].沿海企业与科技，2009（11）：128～129，127.

[5]张 磊，崔海飞.试析电力工程岩土勘察常见问题及解决方法[J].城市建筑，2014（33）：269.

TM757.1

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2095-2066（2016）33-0061-02

2016-11-12