摘要：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。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。
关键词：采空区；岩土勘测；工作要点
随着煤矿资源的不断挖掘，采空区范围不断扩张，在地面自身重力的作用下，采空区非常容易出现地幔塌陷或者出现变形以及裂缝等诸多问题，这对于电力工程涉及到的送电线路的安全构成极大的影响，因此为了保障电力线路的安全稳定运行，做好采空区电力工程的岩土勘测就显得尤为重要，是有效规避采空区地质问题的重要手段。
1 采空区的分类
由于煤炭开采项目中的开采程度的不同，往往会对地表造成不一样的破坏与影响，但均会出现由于地表变形而形成的采空区。大多数状况下，可根据新老程度的差异，将采空区分为老采空区、现采空区与未来采空区，其中，老采空区开采时间较长，地表各类变形已经进入了相对稳定的时期。同时，开采活动已处于停止状态的采空区也属于老采空区。现采空区，其主要指开采活动正在进行中所形成的采空区，此类采空区在当前环境中还处于不稳定的状态，且其地表变形程度还存在进一步恶化的趋势。未来采空区，主要指发展规划中有计划要进行开采的但是还未进行施工的采空区，国家有严格规定。不同类型采空区的电力工程岩土勘测工作的重点与内容也存在一定的差异，所以，在电力工程岩土勘测工作中，需对采空区分类问题进行充分的考虑。
2 采空区对输电线路造成的影响和破坏
2.1 采空区对地表造成的破坏
根据具体的采掘工程对于地表变形的效果来说，我们一般根据煤矿采空区分为老采空区、现采空区，未来采空区三大种类，他们对于输电线路塔杆及基础造成影响存在着不同的区别，一般来说，老采空区如果已经稳定不能再次活化可选择立塔，现采空区地表位移和变形较为活跃，对于塔杆以及基础造成的影响和破坏性较大，此类地段需要经过详细的评价，在满足稳定性的基础上，进行立塔的选择，采取相关的工程措施。煤矿采空区地表移动和破坏，包括连续变形以及不连续变形两种方式，具体来说，主要包括地表移动盆地、裂缝台阶状塌陷盆地和塌陷坑等四大类，输电线路杆塔基础应应尽量避开裂缝和塌陷坑等不连续变形的地方。
2.2 对输电线路造成的影响和破坏
如果塔杆以及基础，位于采空区的不同位置，受到的变形以及损害也会不一样。地表的移动和变形值取决于所研究点处在移动盆地内的位置。如图所示的杆塔与工作面的相互位置图中，图中Ⅰ位于最大拉伸和正曲率位置，点Ⅱ为最大倾斜和最小水平变形位置，点Ⅲ（充分采动条件下）为最大压缩和负曲率位置，点Ⅳ为下沉最大，倾斜最小，而当不充分采动时，压缩和负曲率最大。
因此在Ⅰ位置上，往往由于拉伸变形产生地面裂缝此种裂缝属于不连续变形，对于线路破坏也较为严重，对于Ⅱ位置倾斜量较大，此类对于高耸结构的塔杆产生较为严重的影响，对于Ⅲ位置压缩变形，可导致基础开始变化造成塔干变形，对于Ⅳ位置，塔杆发生整体的下沉对结构本身造成破坏较小，因此，只要能够满足导线的对地距离，此位置就是采空区地段输电塔干的最佳塔位，确定最佳塔位的位置就是图中所示Ⅳ点的位置。
图1
3 采空区岩土勘测方法分析
3.1 设计阶段的勘测措施
设计阶段的勘测任务主要包括以下方面：首先要对煤矿区井田分布现状，煤矿分布图进行勘测分析。然后要对煤层埋深及厚度进行勘测。接着是对各煤矿的开采方法和开采规划资料进行收集整理。重点了解老采空区主要范围和填充状况及相应的密实度，并分析该区域的上覆岩层的稳定性。而对于未来或者现在正出现的采空区，可以基于针对老采空区的勘测数据进行分析验算，从而预算未来和现在采空区的地表变形特征值，然后再结合《岩土工程勘察规范》的有关内容对电力工程的线路施工和杆塔建设进行规划，规避可能存在的采空区地表变形风险。对于老采空区和小窑采空区等区域，采用地质勘测方式不能够分析这些区域的特征时，还可以进行适当的物理钻探方式进行勘测，从而保障勘测的准确性。
3.2 施工阶段的勘测措施
①注重上下结合的勘测方式。在野外定位时，要把线路沿线工程地质条件与地下采空引起的稳定性结合起来。当缺乏判定经验时，也可参照矿层深厚比（埋深与矿层厚度之比）来确定。依据现有工程建设经验，当采深采厚比大于某一数值时，地表实际变形量很小，可以进行建设。尤其是架空输电线路塔基，对变形要求不是很严格，可以进行架空输电线路的建设。在电力工程建设中，需要将线路工程涉及到的地质条件和采空区的稳定性综合考虑，尤其是在采空区建立的塔体位置，需要遵循以下原则：开阔平坦的地形区域；地质构造相对简单，采空区上覆岩层的厚度，硬度高、表面无变形；薄煤层，采空薄，煤层埋深高。矿区内有大量的安全区域，如主辅隧道区、通风井区等。这些地区是比较稳定的，可以为杆塔提供良好的支撑。
②勘察设计紧密结合杆塔设计。在定位杆塔时若发现在构建杆塔时出现岩土工程稳定性需求和采空区地面稳定性相差很大时，为了保护塔基础的稳定性应一定的处理采空区的地质构造，使稳定能满足实际需求，具体的处理方法如下：为了规避临空面问题，需要减少开放量，并采用高低腿基建模型，且进行浅埋操作。对于已被调查的裂缝或塌陷的采空区，采用回填或压力注浆的方法，可以加强采空区的地表稳定性。对于可能会影响塔基稳定性的矿洞或者巷道可以进行锚喷处理，或者架设顶板支护。
3.3 完善质量监督管理体系的建设
在电力工程施工过程中，勘察设计、施工单位、监理单位与经营单位需紧密结合，构建完善的质量监理制度，且还需要保证各部门的相互合作，以有效提升项目施工质量。电力工程施工的设计单位，应综合考虑采空区地质状况与施工条件进行具体设计。施工单位应严格遵循设计方案，不可随意更改设计方案的施工程度，确保施工各环节的可靠性与标准的规范。监理单位应严格监督施工方与设计图纸的可行性，促进施工现场工作的顺利进行，各方面也需配合协作，以确保采空区电力工程的建设质量，逐步完善提高电力工程的建设质量，更好的满足该地区的用电需求。
总之，采空区以及不久将来将成为采空区以及小窑采空区等出现地表破坏的不同形式，再加上开采的无序性和检测的不确定性，超挖问题引发的地表破坏，都会造成对杆塔地基稳定性的破坏，所以要运行管理单位积极主动和煤矿单位进行沟通，加强对采矿区的日常勘测活动，同时要及时维修因为地表变形而造成的护坡、塔基土以及当排水沟的损坏问题，对于可能出现危害塔基安全的各种问题要及时进行反馈，才能够有效提升对采空区的有效监督控制，提升电力工程运行的安全性。
参考文献：
[1]田欢欢.采空区电力线路工程岩土勘测探讨[J].低碳世界，2016（23）：50-51.
[2]赵敏.试论采空区电力工程岩土勘测[J].科技创新导报，2014，11（32）：111.
论文作者:黄会平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：采空区论文; 地表论文; 杆塔论文; 岩土论文; 电力工程论文; 线路论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第5期论文;