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[摘 要]本文针对不同煤田开采深度、受影响线路情况进行分析研究，总结形成一套科学、完整的塌陷区线路就地治理方法，完成采煤塌陷区供电线路就地治理技术的研究，包括杆塔形式的研究、杆塔基础研究，并将研究成果应用于兖矿集团塌陷区供电线路工程实际，取得较好的经济效益和社会效益。
[关键词]塌陷 线路 治理 研究
中图分类号：S416 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0063-01
兖矿集团公司驻地大部分高压输电线路处于采煤塌陷区内，近年来随着矿区周围规划建设和采煤塌陷影响，高压输电线路杆塔地基频繁发生滑移、倾斜、开裂等现象，引起线路杆塔变形、倾斜，导线、避雷线受力不平衡，引起导线、地线破股、断线，线路电气安全距离、对地安全距离不足，给线路安全运行和矿井、集团公司驻地安全供电造成很大影响，带来重大安全隐患。由于矿井的电源线路属于矿井一级负荷电源线路，采煤塌陷影响大，受线路走廊及矿井位置的限制，线路无法有效避开塌陷区，同时矿井高压线路受上级地调管辖，停电时间难以灵活实时把握，这就对线路的管控、治理，保障安全供电带来很大影响，因此提出对采煤塌陷区线路治理技术的研究是本文的核心任务。
一、塌陷区线路就地治理技术的研究
1.就地治理技术和就地治理方案的确定
架空输电线路穿过煤矿采区，当工作面开采过程中容易引起地表塌陷，结合线路塌陷情况具体确定治理技术和方案。
（1）杆塔及杆塔基础受力分析及计算
兖矿集团公司驻地各矿不同采区地质采矿条件各异，采区煤层厚度、采区深度、开采方式、开采进度等情况，各矿预计下沉数值对照地面情况而形成下沉等值线，结合杆塔所处位置确定杆塔预计下沉最大值。根据线路杆塔基础型式、杆塔型号等情况，结合受影响线路塌陷预计情况，进行杆塔及杆塔基础受力分析计算。
根据不同杆塔受力情况不同，分为上拔下压类基础和倾覆类基础两类，按照基础不同类别分别计算杆塔基础极限状况受力数据，结合杆塔不同形式计算的最大弯矩，对照杆塔预计下沉最大值、土体的力学特性等因素综合分析计算，结合架空输电线路施工工艺，研究形成线路不移位就地治理方案。
（2）杆塔位置选型研究
根据矿区采煤塌陷区地质报告，采煤塌陷区下沉区形成以下沉等值线为闭合曲线的“U”形塌陷区，经过分析其中”U”形塌陷区的“锅底”区域为整体下沉，线路受影响相对较小，而靠近”U”形塌陷区的“锅沿”区域，地表下沉、扭曲将变形严重，研究合理的线路档距从而确定杆塔位置。
（3）基础型式选型研究
兖矿集团公司驻地地基属于黄土地基，在进行基础设计时多数选用刚性台阶式基础。经过杆塔基础受力计算，分析得出联合筏板复合形式基础具有对抗不均匀沉降能力强、对地基承载力要求低的优点，可以满足塌陷区地质不稳定的要求。
（4）杆塔型式选型研究
兖矿电网线路按照杆塔结构所用材料主要分为钢筋混凝土电杆、钢管杆和铁塔，按照输电线路杆塔几何尺寸，结合杆塔受力分析数据，经过研究分析角钢塔具有基础根开大，受塌陷影响小，便于调整等优点，可满足在塌陷区位置进行维护的需求。同时，结合线路实际情况，对照基础下沉最大值研究，确定塌陷区内线路杆塔的几何尺寸。
二、塌陷区线路就地治理技术的形成
通过研究形成了塌陷区线路就地治理技术，具体包括线路就地治理维护技术和线路就地改造技术。
线路就地治理维护技术是根据线路施工工艺形成了塌陷区线路治理工艺，以线路测量数据为依据，进行杆塔调整和导线、避雷线弧垂调整作业。
（1）线路测量
使用GPS、全站仪、线路激光测距仪等测量设备，测量得出线路档距、导线避雷线对地距离、基础下沉数据，这些数据与下沉前测量数据对比，分析得出线路基础下沉影响对比数据，作为就地治理维护的依据。
（2）杆塔调整
利用千斤顶、手拉葫芦等工具抬高铁塔，在铁塔腿底部加装垫铁将铁塔基础找平，基础找平后复测杆塔倾斜数据，满足运行规程中规定的50m以下高度铁塔倾斜最大允许值为1%的要求。
（3）导线、避雷线弧垂调整
根据线路档距、杆塔对地最低点的水平距离，计算40℃导线弧垂，并根据杆塔下沉情况计算得出跨越点的跨越间距，根据计算弧垂数据进行导线、避雷线弧垂调整，即弧垂过紧时在耐张塔加装延长环、U型环等金具以延长耐张段内导线长度，弧垂过松时调整耐张线夹固定导线位置以缩短耐张段内导线长度。
线路就地改造技术是根据预计下沉数据，结合杆塔及杆塔基础受力分析及计算，进行杆塔位置选型、杆塔型式、基础型式选型论证的塌陷区线路治理改造技术。
三、就地治理技术和就地治理的工程应用
2014-2015年期间，南屯煤矿73下23工作面回采期间对35kV罗西线、罗北线、南屯Ⅰ线、南屯Ⅱ线部分杆塔及线段造成影响，杆塔最大下沉约1850mm。根据杆塔及基础受力情况分析，制定以上4条线路进行就地维护治理。
2016年东滩煤矿43上13工作面位于四采区南部，轨顺走向长1127.4m，运顺走向1158.4m。工作面所采煤层为二叠系山西组的3层煤，煤厚4.50m-6.45m，平均5.21m。东滩煤矿43上13工作面于2015年1月26日始采，轨顺累计推进1115.3m，运顺累计推进1115.7m。东滩煤矿43上13工作面停采后对35kV东滩Ⅰ线、东滩Ⅱ线、东滩煤矿西风井2回路架空电缆部分杆塔及线段造成影响，预计杆塔最大下沉约2146mm（东滩Ⅱ线22#塔），结合现场实际，根据东滩I、II线杆塔受力分析情况，我单位同东滩煤矿确定采取了就地治理维护和不移位就地改造方式进行线路维护。
2017年5-10月，鲍店煤矿开采的8301工作面开采期间对35kV罗横I、II线部分杆塔及线段造成影响，35kV罗横I、II线为邹城市横河煤矿的两路矿井电源线路，沿济邹公路北侧敷设，导线为LGJ-95型钢芯铝绞线，起点为邹城市罗厂110kV變电站的不同母线段，终点为横河煤矿35kV变电所，其中I段32#-37#电杆和II段的26#-31#电杆，位于鲍店煤矿开采的8301工作面塌陷影响范围内。鲍店煤矿83上01工作面位于八采区西南部，南北走向长3018m，东西走向2710m。工作面所采煤层为西山西组的3层煤，煤厚4.50m-6.45m，平均5.21m。鲍店煤矿83上01工作面计划于2017年4月1日始采，轨顺累计推进1115.3m，运顺累计推进1115.7m。鲍店煤矿83上01工作面开采后对35kV罗横ⅠⅡ线部分杆塔及线段造成影响，预计杆塔最大下沉约5M。根据35kV罗横I、II线杆塔及基础分析计算，一般的就地维护治理不能满足线路安全运行要求，确定了就地改造方案进行线路治理。
四、实际应用效果
2014-2015年期间，南屯煤矿73下23工作面回采期间对35kV罗西线、罗北线、南屯Ⅰ线、南屯Ⅱ线部分杆塔及线段造成影响，采取了就地治理维护方案，通过就地治理保证了35kV罗西线、罗北线、南屯Ⅰ线、南屯Ⅱ线安全运行。
2016年东滩煤矿43上13工作面停采后对35kV东滩Ⅰ线、东滩Ⅱ线、东滩煤矿西风井2回路架空电缆部分杆塔及线段造成影响，杆塔最大下沉约2146mm（东滩Ⅱ线22#塔），结合现场实际，采取了就地治理维护方式，对35kV东滩Ⅰ、Ⅱ线22#塔铁塔进行了更换，实现了东滩煤矿供电安全。
2017年5-10月，鲍店煤矿83上01工作面开采后对35kV罗横ⅠⅡ线部分杆塔及线段造成影响，预计杆塔最大下沉约5M，影响线路安全运行采取就地治理改造方案进行，35kV罗横I线和罗横II线分别在塌陷区内新建了4基杆塔，工程已于2017年6月完成改造施工。
五、结论
采煤塌陷区供电线路就地治理技术的研究实施后，自2015年至2017年6月期间先后应用于兖矿集团三项塌陷区线路就地治理项目，实现了矿井安全供电，供电效益巨大，从经济上减少了线路搬迁改造的大额资金投入，为塌陷区线路的治理开辟一条新的思路；同时采煤塌陷区供电线路就地治理技术实施后减少了作业工序，减少了作业过程的安全隐患，大幅降低了职工劳动强度，对全国煤矿的采煤塌陷区高压供电线路治理有重要的推广应用价值。
参考文献
[1] 韩崇，吴安，韩志军.架空输电线路施工实用手册：中国电力出版社，2008年11月.
[2] 程永峰.输电线路建设技术智能电网关键技术丛书：中国电力出版社，2015年4月.
[关键词]塌陷 线路 治理 研究
中图分类号：S416 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0063-01
兖矿集团公司驻地大部分高压输电线路处于采煤塌陷区内，近年来随着矿区周围规划建设和采煤塌陷影响，高压输电线路杆塔地基频繁发生滑移、倾斜、开裂等现象，引起线路杆塔变形、倾斜，导线、避雷线受力不平衡，引起导线、地线破股、断线，线路电气安全距离、对地安全距离不足，给线路安全运行和矿井、集团公司驻地安全供电造成很大影响，带来重大安全隐患。由于矿井的电源线路属于矿井一级负荷电源线路，采煤塌陷影响大，受线路走廊及矿井位置的限制，线路无法有效避开塌陷区，同时矿井高压线路受上级地调管辖，停电时间难以灵活实时把握，这就对线路的管控、治理，保障安全供电带来很大影响，因此提出对采煤塌陷区线路治理技术的研究是本文的核心任务。
一、塌陷区线路就地治理技术的研究
1.就地治理技术和就地治理方案的确定
架空输电线路穿过煤矿采区，当工作面开采过程中容易引起地表塌陷，结合线路塌陷情况具体确定治理技术和方案。
（1）杆塔及杆塔基础受力分析及计算
兖矿集团公司驻地各矿不同采区地质采矿条件各异，采区煤层厚度、采区深度、开采方式、开采进度等情况，各矿预计下沉数值对照地面情况而形成下沉等值线，结合杆塔所处位置确定杆塔预计下沉最大值。根据线路杆塔基础型式、杆塔型号等情况，结合受影响线路塌陷预计情况，进行杆塔及杆塔基础受力分析计算。
根据不同杆塔受力情况不同，分为上拔下压类基础和倾覆类基础两类，按照基础不同类别分别计算杆塔基础极限状况受力数据，结合杆塔不同形式计算的最大弯矩，对照杆塔预计下沉最大值、土体的力学特性等因素综合分析计算，结合架空输电线路施工工艺，研究形成线路不移位就地治理方案。
（2）杆塔位置选型研究
根据矿区采煤塌陷区地质报告，采煤塌陷区下沉区形成以下沉等值线为闭合曲线的“U”形塌陷区，经过分析其中”U”形塌陷区的“锅底”区域为整体下沉，线路受影响相对较小，而靠近”U”形塌陷区的“锅沿”区域，地表下沉、扭曲将变形严重，研究合理的线路档距从而确定杆塔位置。
（3）基础型式选型研究
兖矿集团公司驻地地基属于黄土地基，在进行基础设计时多数选用刚性台阶式基础。经过杆塔基础受力计算，分析得出联合筏板复合形式基础具有对抗不均匀沉降能力强、对地基承载力要求低的优点，可以满足塌陷区地质不稳定的要求。
（4）杆塔型式选型研究
兖矿电网线路按照杆塔结构所用材料主要分为钢筋混凝土电杆、钢管杆和铁塔，按照输电线路杆塔几何尺寸，结合杆塔受力分析数据，经过研究分析角钢塔具有基础根开大，受塌陷影响小，便于调整等优点，可满足在塌陷区位置进行维护的需求。同时，结合线路实际情况，对照基础下沉最大值研究，确定塌陷区内线路杆塔的几何尺寸。
二、塌陷区线路就地治理技术的形成
通过研究形成了塌陷区线路就地治理技术，具体包括线路就地治理维护技术和线路就地改造技术。
线路就地治理维护技术是根据线路施工工艺形成了塌陷区线路治理工艺，以线路测量数据为依据，进行杆塔调整和导线、避雷线弧垂调整作业。
（1）线路测量
使用GPS、全站仪、线路激光测距仪等测量设备，测量得出线路档距、导线避雷线对地距离、基础下沉数据，这些数据与下沉前测量数据对比，分析得出线路基础下沉影响对比数据，作为就地治理维护的依据。
（2）杆塔调整
利用千斤顶、手拉葫芦等工具抬高铁塔，在铁塔腿底部加装垫铁将铁塔基础找平，基础找平后复测杆塔倾斜数据，满足运行规程中规定的50m以下高度铁塔倾斜最大允许值为1%的要求。
（3）导线、避雷线弧垂调整
根据线路档距、杆塔对地最低点的水平距离，计算40℃导线弧垂，并根据杆塔下沉情况计算得出跨越点的跨越间距，根据计算弧垂数据进行导线、避雷线弧垂调整，即弧垂过紧时在耐张塔加装延长环、U型环等金具以延长耐张段内导线长度，弧垂过松时调整耐张线夹固定导线位置以缩短耐张段内导线长度。
线路就地改造技术是根据预计下沉数据，结合杆塔及杆塔基础受力分析及计算，进行杆塔位置选型、杆塔型式、基础型式选型论证的塌陷区线路治理改造技术。
三、就地治理技术和就地治理的工程应用
2014-2015年期间，南屯煤矿73下23工作面回采期间对35kV罗西线、罗北线、南屯Ⅰ线、南屯Ⅱ线部分杆塔及线段造成影响，杆塔最大下沉约1850mm。根据杆塔及基础受力情况分析，制定以上4条线路进行就地维护治理。
2016年东滩煤矿43上13工作面位于四采区南部，轨顺走向长1127.4m，运顺走向1158.4m。工作面所采煤层为二叠系山西组的3层煤，煤厚4.50m-6.45m，平均5.21m。东滩煤矿43上13工作面于2015年1月26日始采，轨顺累计推进1115.3m，运顺累计推进1115.7m。东滩煤矿43上13工作面停采后对35kV东滩Ⅰ线、东滩Ⅱ线、东滩煤矿西风井2回路架空电缆部分杆塔及线段造成影响，预计杆塔最大下沉约2146mm（东滩Ⅱ线22#塔），结合现场实际，根据东滩I、II线杆塔受力分析情况，我单位同东滩煤矿确定采取了就地治理维护和不移位就地改造方式进行线路维护。
2017年5-10月，鲍店煤矿开采的8301工作面开采期间对35kV罗横I、II线部分杆塔及线段造成影响，35kV罗横I、II线为邹城市横河煤矿的两路矿井电源线路，沿济邹公路北侧敷设，导线为LGJ-95型钢芯铝绞线，起点为邹城市罗厂110kV變电站的不同母线段，终点为横河煤矿35kV变电所，其中I段32#-37#电杆和II段的26#-31#电杆，位于鲍店煤矿开采的8301工作面塌陷影响范围内。鲍店煤矿83上01工作面位于八采区西南部，南北走向长3018m，东西走向2710m。工作面所采煤层为西山西组的3层煤，煤厚4.50m-6.45m，平均5.21m。鲍店煤矿83上01工作面计划于2017年4月1日始采，轨顺累计推进1115.3m，运顺累计推进1115.7m。鲍店煤矿83上01工作面开采后对35kV罗横ⅠⅡ线部分杆塔及线段造成影响，预计杆塔最大下沉约5M。根据35kV罗横I、II线杆塔及基础分析计算，一般的就地维护治理不能满足线路安全运行要求，确定了就地改造方案进行线路治理。
四、实际应用效果
2014-2015年期间，南屯煤矿73下23工作面回采期间对35kV罗西线、罗北线、南屯Ⅰ线、南屯Ⅱ线部分杆塔及线段造成影响，采取了就地治理维护方案，通过就地治理保证了35kV罗西线、罗北线、南屯Ⅰ线、南屯Ⅱ线安全运行。
2016年东滩煤矿43上13工作面停采后对35kV东滩Ⅰ线、东滩Ⅱ线、东滩煤矿西风井2回路架空电缆部分杆塔及线段造成影响，杆塔最大下沉约2146mm（东滩Ⅱ线22#塔），结合现场实际，采取了就地治理维护方式，对35kV东滩Ⅰ、Ⅱ线22#塔铁塔进行了更换，实现了东滩煤矿供电安全。
2017年5-10月，鲍店煤矿83上01工作面开采后对35kV罗横ⅠⅡ线部分杆塔及线段造成影响，预计杆塔最大下沉约5M，影响线路安全运行采取就地治理改造方案进行，35kV罗横I线和罗横II线分别在塌陷区内新建了4基杆塔，工程已于2017年6月完成改造施工。
五、结论
采煤塌陷区供电线路就地治理技术的研究实施后，自2015年至2017年6月期间先后应用于兖矿集团三项塌陷区线路就地治理项目，实现了矿井安全供电，供电效益巨大，从经济上减少了线路搬迁改造的大额资金投入，为塌陷区线路的治理开辟一条新的思路；同时采煤塌陷区供电线路就地治理技术实施后减少了作业工序，减少了作业过程的安全隐患，大幅降低了职工劳动强度，对全国煤矿的采煤塌陷区高压供电线路治理有重要的推广应用价值。
参考文献
[1] 韩崇，吴安，韩志军.架空输电线路施工实用手册：中国电力出版社，2008年11月.
[2] 程永峰.输电线路建设技术智能电网关键技术丛书：中国电力出版社，2015年4月.