煤矿开采特高压线塔保护煤柱设计与合理留设研究*

王比比，郭文兵,2，赵高博，徐飞亚，谭 毅

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454000;2.煤炭安全生产河南省协同创新中心, 河南 焦作 454000)

目前，我国所有煤矿井田上方几乎都存在高压输电线路，因此，煤矿面临着高压输电线路铁塔(以下简称“线塔”)附近采煤及高压线塔的保护问题[1-2]。

我国尚没有1 000 kV特高压线塔下采煤的成功先例，仅有最高220 kV的高压线路下采煤先例[3]。《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(简称《规范》)规定：输电线路大于220 kV时，保护等级属于Ⅰ级[4]。根据相关研究表明[5-6]，特高压线塔对煤矿开采引起的地表移动变形极为敏感，将高压线路的移动变形指标控制在正常范围内，才能保证线路安全运行[7-8]。其中，及时对线塔采取维修、调整和加固处理等技术[9-11]，可减轻煤矿开采对其损坏影响。另外，合理留设特高压线塔保护煤柱是常用的技术措施[12]，但其角值参数的合理选取仍然是难点，尚未解决。

本文采用垂线法对寺河煤矿特高压线塔保护煤柱合理留设进行了研究，对有效保护特高压线塔及线路稳定运行具有重要的实际意义。

1 保护煤柱设计对象与目的

一条1 000 kV特高压试验示范线路途经寺河煤矿。寺河煤矿正在开采的3号煤层，煤层倾角2°～5°；埋深为357～519 m；煤厚4.45～8.75 m，平均6.31 m。为确定寺河矿地表特高压线塔的型号、运行编号以及线塔的位置，对寺河矿东井区3号煤层地表高压线塔进行现场调查、测量，3号煤层与特高压线塔(编号106～116号)位置示意图如图1所示，其中113号与110号为转角塔，如图2所示，其余线塔全属于直线塔。……