输电线路采空区杆塔防治浅析

摘要：本文从在运行的位于采空区的输电线路杆塔治理入手，在熟悉了解输电线路路径内采空区的分布情况，进行了大量的资料收集和整理分析。结合多线路运行维护的摸索和治理采空区的实践经验，对不均匀沉降区和线路走廊压煤区进行了深入研究和比较分析，在此基础上提出了采空区应用水泥杆、杆塔基础平衡调整、导地线应力释放、弛度调整等具有针对性的防治方法及思路。

关键词：输电线路；采空区；技术监测；杆塔防治

中图分类号：TM642文献标识码： A

前言：

山西省为全国煤炭开采的大省，省内煤田分布广泛，煤炭开采形成的采空区涉及省内各个地市，这些都极易对输电线路杆塔造成不同程度的影响，有些杆塔主体挠曲、根开变化甚至发展到杆塔整体倾斜，严重时可能会发生倒塔断线的恶性事故，给输电线路的安全运行埋下极大隐患，采空区线路杆塔的治理也作为一项重要的线路维护课题之一急需解决。

1采空区线路前期跟踪及监测

作为主网线路运行维护单位，首要工作重点是对摸清楚沿线路采空区的分布特点及其对线路杆塔安全运行的影响，采取积极的预防为主措施，进行针对性的进行治理和有效管理。在日常维护中应加强杆塔监测，采用多种手段，收集杆塔倾斜、基础下沉变化数据，并密切跟踪监测数据的变化。

1.1采空区的在线监测

输电线路检查主要依靠运行维护人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。因此，输电线路在线监测系统应用而生。当前，采空区已经有的监测系统有杆塔倾斜监测系统、导地线弧垂监测系统、全球定位监测系统等。这些监测系统采集的数据经过过滤、筛选分析，为线路提供异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考。

1.1.1输电线路杆塔倾斜在线监测系统，是由嵌入双轴倾角传感器监测杆塔倾斜情况。通过采集到的杆塔倾角数据结合杆塔基本数据，利用数据模型据计算，能发现肉眼无法观测到的杆塔倾斜微小变化，实现预警和报警。缺点和不足是受安装的初始状态影响，受后期风振、覆冰影响导致数据误报警的情况时有发生。

1.1.2输电线路导地线弧垂监测系统：由气象采集单元、风偏采集单元、子站和数据处理系统组成，气象采集单元和子站安装在输电线路杆塔上，弧垂采集单元安装在导线上。气象采集单元和弧垂采集单元子把采集的技术参数传输到子站，然后通过无线网络方式向数据处理系统发送，数据处理系统完成对监测数据的转换和处理。

该系统与杆塔倾斜监测系统的一起使用，对准确判断杆塔倾斜给出更充分数据支撑。

1.1.3精准定位监测，是指对杆塔中心桩、四个塔腿实施全天候的GPS精准跟踪定位，掌握杆塔根开、中心位移及变化情况。

1.2采空区技术监测

根据输电线路运维单位实践经验，摸索总结出以下方法，对杆塔和弛度进行实测，参照在线监测数据，对杆塔倾斜情况做出综合判读。

1.2.1杆塔基础变化跟踪

找出本杆塔和前后两基杆塔中心桩，进行定位，找出本杆塔横担方向桩进行定位。此5个桩位作为跟踪实测基准点，此后每天或者每周监测都以此点为原点开展测量。测量数据主要有杆塔根开、对角线、中心桩前后及左右位移等这几组数据，根据需要还可以重新设置基准点进行测量。

1.2.2杆塔本体变化跟踪

应用全站仪进行测量，主要对本杆塔中心桩与横担中心点的相对位移、杆塔挠度、曲度的实测跟踪。

1.2.3地面裂纹变化跟踪

沿着地面裂纹纵断面，每个1米设置桩位，每10个为一组，根据现场地表裂纹情况，最少设置三组。实测周期与杆塔根开实测周期一致，用于监测地表裂纹变化情况。

以上监测数据通过分析比对，对于基础沉降及塌陷变化不明显，杆塔挠曲、塔材变形及本体倾斜数值在运行规程规定范围内的继续加强监测，可继续运行；对于塌陷明显、倾斜值超出设计允许范围时，应立即采取应急防范措施，对杆塔、导地线弛度进行矫正。

2采空区线路的治理

2.1弧垂复测，导地线应力释放。任何采空区杆塔发生倾斜，一定伴随着导地线线夹的变化，在进行治理前后要将整个耐张段或者采空区杆塔前后2基线夹检查，释放导地线应力，调正线夹，相邻档的弧垂也必须进行复测，满足运行要求。

2.2分析原因，从治理基础开始。大部分采空区杆塔都会因基础沉降形成塔材变形、弓曲、挠曲等，严重的会导致撕裂。治理要先从诱因入手，将基础开挖，复核根开，沉降塔腿进行垫高，基面进行操平，这里推荐使用采空区叠加基础进行塔位高低调整。（另撰文论述）

2.3小偏小治理，大偏大治理。对于采空区杆塔发生倾斜不严重的情况下，可以打拉线进行纠偏。杆塔主材发生挠曲变形的可以分别进行更换，对整段发生扭曲的考虑更换为加强型主材。

2.4综合配置，砼杆优先。必须更换的铁塔，又不必重新规划路径的情况下，可以优先考虑更换为砼杆。通过对采空区铁塔及砼杆的监测，砼杆耐挠曲要大大由于铁塔，砼杆也便于用拉线进行调整，即使发生较严重窜线或线夹倾斜，对杆塔本体影响小，相对于铁塔来说，不是塔头变形就是塔头塔材撕裂，形成难以恢复的结局。

2.5跟踪治理，稳定综治。采空区杆塔从发现之初，就需要不断的跟踪，不断进行阶段性治理。因采空区沉降有一定的周期性，按照运行监测数据分析，地表不均匀沉降、倾斜、水平移动和曲率变形是影响输电线路的主要因素。由于大部分地表变形发生在活跃期，活跃期是影响输电线路的主要时段，一般为6-8个月，在3至5年后基本趋于稳定。因此，对采空区杆塔需要进行阶段治理，待地表沉降稳定后在确定最终综合治理方案。

3采空区线路运维重点

3.1对处于采空区的输电线路开展全面普查，杆塔基础变化、周边地表沉降、绝缘子和塔身偏移等进行重点检查。向煤炭安全管理部门、当地政府及采煤单位了解地下采煤情况，掌握输电线路走廊内采空区有关煤层、地质参数、煤矿数量、实际开采情况，建立输电线路采空区管理基础台帐。

3.2加强采空区输电线路杆塔巡视和监视，对出现杆塔倾斜、位移，基础附近山体、地表出现裂缝、塌陷的应安装杆塔倾斜在线监测装置。同时缩短巡视、测量周期，积累并分析有关沉降数据。掌握输电线路附近地表变化情况，了解地下煤矿的挖掘进度、开采面宽度及其对地表的影响范围等有关情况。

3.3对采空区杆塔倾斜的缺陷，按重大缺陷对待，将采空区特巡、测量、分析、上报、应急处理等各个环节责任到人，定期跟踪采空区杆塔数据变化，建立采空区缺陷处理的快速工作流程，确实做到预防为主、超前防范。

3.4每年初春、大雨过后、上冻前期都要重点对采空区杆塔进行实测，测量重点为杆塔根开、倾斜、挠度和导地线的弧垂变化，并进行月度、季度数据对比，绘制相应变化曲线，摸清变化规律，便于及时采取措施进行治理。

4采空区线路规划要点

与当地矿务局及煤矿加强联系，准确掌握煤矿开采情况。在技术措施上，对于新建线路，应尽可能避开采空区，无法避开时应采用大板基础，同时加装杆塔倾斜报警装置，在满足技术要求的前提下，尽可能采用水泥双杆。水泥杆便于打拉线调整，本体抗挠曲能力强，基础根开调整便捷。

5采空区线路应急抢修

应急抢修遵循“方案最可靠、时间最优”的原则，考虑到杆塔基础开挖、制模、浇筑、养护周期长的特点，此次提出组合基础的概念。即按照采空区现有杆塔基础型式，根据监测数据的变化，提前对基础进行模块化预制，待使用时，可根据特殊的连接方式进行模块的连接固定，进行局部浇筑即可达到使用强度要求。这样既节省抢修时间，又节省了人工和成本。

6结束语

输电线路采空区的防治，不仅仅只局限于上述的一些方法和思路，根本上要以电网构架建设的规划工作为依据，规范新建线路的合理路径，从源头预防不均匀沉降区和线路走廊压煤区给输电线路带来的事故隐患。

作者简介：要粮安（1973.1-），男，山西省太谷县人，本科学历，1992年6月于国网晋中供电公司就职，工程师；