煤矿技术创新论文煤矿技术论文浅论同塔双回220kV线路.doc

煤矿技术创新论文煤矿技术论文：浅论同塔双回220kV线路直接穿越煤矿采空区的实践摘 要： 针对新建高压输电线路穿越煤矿采空区的情况，以神华神东上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路工程为例，对其穿越神东煤矿采空区域时的路径选择做了客观科学的分析、论证、比较，采用整体连续可调基础直接穿越煤矿采空区方案。该工程在全世界第一次把220kV高压输电线路直接布置于大变形采空区上，并能随时调整塔体形态、确保线路永久安全运行。希望对今后同类输电线路工程的建设有参考。关键词： 输电线路 整体连续可调基础 煤矿采空区 高压输电线路工程设计中，一直都偏重于典型的、常规的设计方案，在选择路径时，特别是在穿越煤矿采空区时，往往是采用输电线路在预留煤柱上绕行煤矿采空区的设计方案，神华神东上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路在可研阶段分别对：新建线路长度约219km、转角18次的“一方案”（即全部在预留煤柱上绕行煤矿采空区的方案）和新建线路长度约212km、转角11次的“二方案”（即采用北京巨能公司技术取直穿越采空区方案）进行了分析、论证、比较，采用了取直穿越采空区的“二方案”。“二方案”除了在路径上较“一方案”减少约212km，转角少7次，交通条件也较“一方案”为优以外，主要在技术上采用了整体连续可调基础先进技术。从上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路成功采用整体连续可调基础直接穿越煤矿采空区方案并运行近一年的实践，在尚未获得预先通知、#29塔安全渡过塔基下部采煤形成塔基地面严重开裂（缝宽超过300450mm）、严重错台（错台高度超过450mm）、铁塔倾斜超过1600mm又成功调回正常垂直状态的事实，充分证明了整体连续可调基础所具有的优势。1输电线路杆塔基础型式选择输电线路杆塔的基础设计是否合理，对线路安全运行、降低工程造价起着重要作用，其型式应根据杆塔型式、沿线地形、工程地质、水文及施工、运输等条件进行综合考虑确定。上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路路径穿越上湾煤矿采空区，应充分认识采空区的塌陷和变形特点，掌握其发生、发展的规律，采取合理的处理措施和方法，不仅能够避免意外情况的发生，确保线路的可靠运行。采用钢筋混凝土井字梁将铁塔四个独立基础连为整体，将机械和混凝土结构结合起来，组成一套完整的可调整连体井字梁基础系统，如图1所示。新建设的上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路煤矿采空区采用整体连续可调基础杆塔的情况。如图2所示2采用整体连续可调基础技术先进、安全可靠（1）采用该项技术所建造的高压输电线路、线路杆塔：可以适用各种采煤活动引起的地表变形（如开裂、错台、倾斜、起伏）造成的不超过150cm的根开高差、并能在线路运行状态下安全调回正常运行状态；能够诱导和引开地表开裂、或抵抗地表开裂对杆塔的破坏；能大大降低采煤所造成地表变形时对杆塔和高压线路的冲击、震动；能确保穿越矿区的高压超高压输电线路安全渡过其下部多层采煤和分层多次采煤破坏；能提高高压输电线路一至二度抗震设防烈度；能使煤矿在煤炭开采过程中不再需要因为地面高压超高压线路的穿越和布置而留煤柱、浪费大量煤炭资源。（2）根据神华神东煤炭集团公司所属各矿、特别是本线路所穿越的相关各矿综采工作面采空地表塌陷的理论计算和实测，采煤高度4.56.0m，上覆盖层厚60100m，松散层厚3040m的工作面中心对应地表整体最终下陷超过2.0m，塌陷形成裂缝宽度达350600mm，裂缝两翼错差超过350mm（个别低洼地带也曾发生大于600mm错台）。这些地表变形特征、大小规模等完全在可调基础允许的范围内（本工程允许根开差1.2m）。（3）国内外到本高压输电线路为止，尚未将新建高压超高压输电线路直接布置于类似于产生如此强烈变形、塌陷、开裂、错台的采空区的先例，许多有煤炭资源并且煤层薄埋藏深的地区，将110kV、220kV、500kV的新建高压超高压输电线路，在规划阶段就将其直接布置在采空区和拟采空区上，例如：由托克托送北京的500kV托源回、托源回、广西白色的220kV祥德线等都是在规划时就直接将线路穿行于拟采煤地区、设计时采取一定的防范措施，这些采空区在事先就估计到地面变形微小、甚至不能称其为采空区、最重要的是这些防范措施均不能使产生变形或倾斜的塔体调回原设计和安全运行状态。本工程在全世界第一次把220kV高压输电线路直接布置于大变形采空区上，并能随时调整塔体形态、确保线路永久安全运行。（4）我国从2003年起，由北京巨能公司所开发的高压输电线路可调基础技术，虽然在各种电压等级：35kV、110kV、220kV、330kV及500kV；在各种铁塔：直线塔、耐张塔、转角耐张塔；在各种塔形：猫头塔、干字塔、上字塔等；在各种回路：单回、双回等等得到了应用，累计线路长度超过30km，不少线路历经多次地下采空、多次倾斜、多次适时调复原位，全部线路都能安全稳定运行，无一险情出现，并于2007年和2008年分别获得国家电力科技成果三等奖和内蒙古自治区科技进步二等奖。这些都是改造线路，但本次才实现了直接在煤矿采空区上布置高压线路。3采用整体连续可调基础经济上节省、费用最低、建设周期短从可研报告中所提出工程投资预算的一方案和二方案对比来看，采用整体可调式基础直接穿越拟采空区的二方案比一方案节省1300多万元，线路的投资将比绕行的一方案节省约35%45%，并能节省留煤柱的资源浪费34亿元。采用整体可调基础方案不仅能获得上述十分可观的直接经济效益，而且在今后开采第二层、第三层煤炭时，整体可调基础仍能发挥效能。由于线路总长减少1/3多，二方案的建设周期将比一方案短。4整体连续可调基础的成功应用到目前为止，虽然采用整体连续可调基础技术改造高压输电线路、使其安全度过下部采煤活动破坏的工程实例近年来国内已有不少成功案例，但国内外尚无在新建高压输电线路上使用该项技术的先例，特别是在即将产生大变形强破坏、同塔双回220kV这样的大荷载条件下的新建线路上使用，工作技术难度高、风险大，在国内外属于开拓性工作。上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路运行后，一塔基运行状态的铁塔（#29塔）成功经受了未经预告的采煤引起塔基地基严重变形破坏（错台300mm、开裂、倾斜引起根开高差大于400mm）、铁塔整体倾斜扭曲而仍能安全运行的考验，并及时顺利实施调整，恢复了铁塔正常状态。到目前为止，一直处于安全正常运行状态，标志着世界第一条直接穿越大变形强反应煤矿采空区的连续可调整的高压输电线路的成功建成。#29塔基严重变形破坏、现场调整、调整后复原情况如图38所示：5结论通过上湾煤矸石电厂2150MW机组乌兰木伦变同塔双回220kV线路采用整体连续可调基础直接穿越煤矿采空区技术的研究和成功应用，我们可以获得如下结论：（1）除露天煤矿需要绕行布置外，其他情况均可考虑采用连续整体可调基础构建高压超高压输电线路直接穿越或布置于煤矿拟采空区上，这样的线路一般均能在正常运行状态下安全度过其下：一次和几次采煤活动的破坏，恢复正常状态安全运行。该项技术避免了以往为确保线路安全运行，在线路下预留大量煤柱所造成几亿、几十上百亿元的煤炭资源浪费；线路一般能避弯取直、获得巨大的直接经济效益；同时还能大大缩短整体输电线路建设工期，使工程提前投产发挥效益。（2）该项技术解决了：1）各种地形地貌地质条件煤矿开采所引起的地基变形、破坏状态的预测、分析；2）连续整体可调基础支撑的高压超高压输电线路荷载分析、稳定验算、结构设计计算等模型建立、理论推演和计算方法；3）适用不同地基变形破坏形式、规模、速度和杆塔种类的抗采煤破坏高压输电杆塔可调基础结构形式；