架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法及装置制造方法及图纸

一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法及装置，包括：计算采空区上方的各个岩土分层的等效厚度；将上覆岩土层各分层的等效厚度

Method and device for calculating equivalent thickness ratio of mined out area of overhead transmission line coal mine

The invention relates to a method and a device for calculating an equivalent mining thickness ratio of an underground goaf of an overhead transmission line, comprising calculating the equivalent thickness of each rock and soil layer above the goaf, and calculating the equivalent thickness of the overlying rock soil layers

【技术实现步骤摘要】
架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法及装置
本专利技术属于架空输电线路防灾设计和保护领域，涉及一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法及装置。
技术介绍
输电铁塔对开采引起的地表移动变形极为敏感，地下煤层的开采会引起地表的移动和变形，高压输电线路的安全性将受到极大影响。然而如何评价采空区地表变形对上部新建的输电线路的影响程度，一直是国内外尚未完全解决的难题。目前，国内外学者一般通过传统采厚比的大小，也就是煤层的埋藏深度与其开采厚度的比值的大小，对地表变形的影响程度进行划分，并根据划分的等级提出是否适宜立塔及采取结构措施的建议。然而，由于不同地区上覆岩土层的厚度及性质都存在显著的区别，简单的用煤层的埋藏深度与其厚度的比值判断采空区的地表变形程度，缺乏理论依据。同一个采厚比的数值，可能对应完全不同的地质情况，无法反映实际地表变形的严重程度，甚至导致严重的判断错误。因此，依据传统的采厚比来评估采空区地表变形对地表输电线路的影响程度，进行煤矿采空区架空输电线路的规划、建设和运行技术方案的确定，存在严重的安全隐患。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法及装置，该方法计算理论依据充分，考虑全面，结果可靠，能够合理考虑上覆岩土层的厚度及性质对地表变形的影响程度，能够准确地反映出实际地表变形的严重程度，能够有利于对输电线路途经的采空区的地表变形的危险性进行评价，能够有助于煤矿采空区架空输电线路合理的规划、建设和运行技术方案的确定，对保证输电线路的安全具有重要的指导意义和参考价值，该装置能快速准确地计算出煤矿采空区的采厚比，能反映出实际地表变形的严重程度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，包括以下步骤：步骤一：根据上覆岩土层的性质和厚度，计算采空区上方的各个岩土分层的等效厚度；步骤二：将上覆岩土层各分层的等效厚度进行累加求和，求得上覆岩土层对应于标准介质的等效总厚度；步骤三：根据煤层的开采厚度和上覆岩土层的等效总厚度，计算采空区的等效采厚比。作为一种优选，所述步骤一中采空区上方的各个岩土分层的等效厚度的计算公式为：其中：Qk为上覆岩土层中被选择作为标准介质的岩土层的岩性评价系数；Qi为上覆岩土层中第i层岩土层的岩性评价系数；hi为上覆岩土层中第i层岩土层的岩层厚度。作为一种优选，所述步骤二中上覆岩土层对应于标准介质的等效总厚度的计算公式为：作为一种优选，所述步骤三中采空区等效采厚比的计算公式为：其中：B为煤层开采的厚度。作为一种优选，所述步骤一中选择上覆岩土层中的黄土作为标准介质，黄土的岩性评价系数为1.0。进一步包括，以黄土作为标准介质计算得到的采空区等效采厚比分别位于和的范围内时，表示地表变形对于输电线路的影响程度分别处于严重、中等和轻微三个等级。当等效采厚比的计算结果表明地表变形对输电线路的影响程度属于严重时，该采空区不应进行输电线路的建设；当地表变形对输电线路的影响程度属于中等时，在该采空区进行输电线路建设时，应采取结构和构造抗变形措施；当地表变形对输电线路的影响程度属于轻微时，在该采空区进行输电线路的建设时，可不采取特殊措施。作为一种优选，采取结构和构造抗变形的措施具体指：提高巡线频率、进行输电线路的在线变形和位移监测。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算装置，包括：等效厚度计算模块，用于根据上覆岩土层的性质和厚度，计算采空区上方的各个岩土分层的等效厚度；等效总厚度计算模块，用于将上覆岩土层各分层的等效厚度进行累加求和，求得上覆岩土层对应于标准介质的等效总厚度；等效采厚比计算模块，用于根据煤层的开采厚度和上覆岩土层的等效总厚度，计算采空区的等效采厚比。进一步地，所述装置进一步包括：输出模块，用于当以黄土作为标准介质计算得到的采空区等效采厚比时，输出该采空区不适合建设输电线路的结论；当时，输出该采空区输电线路建设时需采取结构和构造抗变形措施的结论；当时，输出在该采空区适合建设输电线路的结论。本专利技术基于采空区岩层地质资料，以煤矿采空区常见的黄土为标准介质，以岩性评价系数为换算依据，首先将采空区上覆岩土层中的不同岩土层的实际厚度换算为标准介质的等效厚度，然后将采空区上方岩土层的等效厚度进行累加求和获得采空区上覆岩土层的等效总厚度，也就是开采煤层的等效深度，接着将上覆岩土层等效总厚度除以采煤厚度，从而得到了该采空区的等效采厚比。在此基础上，以黄土为标准介质，提出了评价输电线路途径采空区的地表变形严重程度的判断指标。该计算方法，其计算理论依据充分，考虑全面，结果可靠，使用方便，计算结果更为贴合工程设计的要求，能够合理考虑上覆岩土层的厚度及性质对地表变形的影响程度，能够准确地反映出实际地表变形的严重程度，便于推广应用，具有广泛的适用性。该方法还能够有利于对输电线路途经的采空区的地表变形的危险性进行评价，能够有助于煤矿采空区架空输电线路合理的规划、建设和运行技术方案的确定，对保证输电线路的安全具有重要的指导意义和参考价值。该装置能快速准确地计算出煤矿采空区的采厚比，能反映出实际地表变形的严重程度。具体实施方式下面对本专利技术作进一步说明。上覆岩土层的性质对地表的移动和变形具有重要的影响，亦即在考虑采厚比对架空输电线路地表的稳定性的影响时，必须考虑上覆岩土层的厚度及性质。所以，本专利技术将不同性质的上覆岩土层折算为某种作为标准介质的土层或岩层，将目前所称的采厚比，换算为统一的采厚比，即等效采厚比，更能够反应采空区地质条件对地表变形的影响程度，以此作为架空输电线路的规划、建设和运行技术方案的确定的重要依据。一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，包括以下步骤：步骤一：计算采空区上方的各个岩土分层的等效厚度其计算公式为：其中：Qk为上覆岩土层中被选择作为标准介质的岩土层的岩性评价系数，在实际计算时，选择黄土为标准介质，其岩性评价系数为1.0；Qi为上覆岩土层中第i层岩土层的岩性评价系数；hi为上覆岩土层中第i层岩土层的岩层厚度，单位为m；为上覆岩土层中第i层岩土层折算为标准介质后的等效厚度，单位为m；表1：分层岩性评价系数步骤二：将上覆岩土层各分层的等效厚度进行累加求和，求得上覆岩土层对应于标准介质的等效总厚度，其计算公式为：其中：为采空区上覆岩土层相对于标准介质的等效总厚度，单位为m；步骤三：根据煤层的开采厚度和上覆岩土层的等效总厚度，计算采空区的等效采厚比，其计算公式为：其中：为采空区等效采厚比；B为煤层开采的厚度，单位为m。以黄土作为标准介质计算得到的采空区等效采厚比分别位于和的范围内时，表示地表变形对于输电线路的影响程度分别处于严重、中等和轻微三个等级。当等效采厚比的计算结果表明地表变形对输电线路的影响程度属于严重时，该采空区不应进行输电线路的建设；当地表变形对输电线路的影响程度属于中等时，在该采空区进行输电线路建设时，应采取必要的结构和构造抗变形措施，提高巡线频率，有条件的应进行输电线路的在线变形和位移监测；当地表变形对输电线路的影响程度属于轻微时，在该采空区进行输电线路的建设时，可不采取特殊措施。本专利技术提出了一种能够合理考虑上覆岩土层的厚度及性质对地表变形的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据上覆岩土层的性质和厚度，计算采空区上方的各个岩土分层的等效厚度；步骤二：将上覆岩土层各分层的等效厚度

【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据上覆岩土层的性质和厚度，计算采空区上方的各个岩土分层的等效厚度；步骤二：将上覆岩土层各分层的等效厚度进行累加求和，求得上覆岩土层对应于标准介质的等效总厚度；步骤三：根据煤层的开采厚度和上覆岩土层的等效总厚度，计算采空区的等效采厚比。2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，所述步骤一中采空区上方的各个岩土分层的等效厚度的计算公式为：其中：Qk为上覆岩土层中被选择作为标准介质的岩土层的岩性评价系数；Qi为上覆岩土层中第i层岩土层的岩性评价系数；hi为上覆岩土层中第i层岩土层的岩层厚度。3.根据权利要求1所述的一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，所述步骤二中上覆岩土层对应于标准介质的等效总厚度的计算公式为：4.根据权利要求1所述的一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，所述步骤三中采空区等效采厚比的计算公式为：其中：B为煤层开采的厚度。5.根据权利要求2所述的一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，所述步骤一中选择上覆岩土层中的黄土作为标准介质，黄土的岩性评价系数为1.0。6.根据权利要求5所述的一种架空输电线路煤矿采空区等效采厚比的计算方法，其特征在于，进一步包括：以黄土作为标准介质计算得到的采空区等效采厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：马维青，贾志义，赵晓龙，穆昭玺，夏丽，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司阳泉供电公司，国家电网公司，华大天元北京电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14