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高聳構(gòu)筑物采動變形理論與保護(hù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030719652
- 條形碼：9787030719652 ; 978-7-03-071965-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
高聳構(gòu)筑物采動變形理論與保護(hù) 本書特色
適讀人群 ：從事“三下”采煤、開采損害與保護(hù)研究的科研人員及煤礦企業(yè)的工程技術(shù)人員，高等院校采礦工程、安全工程、測量工程、防災(zāi)減災(zāi)工程等專業(yè)本科生、研究生本書可供從事“三下”采煤、開采損害與保護(hù)研究的科研人員及煤礦企業(yè)的工程技術(shù)人員閱讀參考，也可作為高等院校采礦工程、安全工程、測量工程、防災(zāi)減災(zāi)工程等專業(yè)本科生、研究生教學(xué)參考。
高聳構(gòu)筑物采動變形理論與保護(hù) 內(nèi)容簡介
本書主要介紹了礦區(qū)高聳構(gòu)筑物采動影響下的變形特征，鐵塔類高聳構(gòu)筑物與基礎(chǔ)、地基協(xié)同變形理論，高聳構(gòu)筑物采動變形的現(xiàn)場監(jiān)測方法、數(shù)值模擬方法和三維激光掃描監(jiān)測方法，高聳構(gòu)筑物下采煤技術(shù)與方案優(yōu)化、高聳構(gòu)筑物下采煤井上下保護(hù)技術(shù)及工程實踐等。 本書可供從事“三下”采煤、開采損害與保護(hù)研究的科研人員及煤礦企業(yè)的工程技術(shù)人員閱讀參考，也可作為高等院校采礦工程、安全工程、測量工程、防災(zāi)減災(zāi)工程等專業(yè)本科生、研究生教學(xué)參考。
高聳構(gòu)筑物采動變形理論與保護(hù) 目錄
目錄
前言
第1章緒論1
1.1地表沉陷控制3
1.2煤礦采動對高聳構(gòu)筑物的影響4
1.3高聳構(gòu)筑物下采煤實踐及保護(hù)技術(shù)4
第2章高聳構(gòu)筑物采動變形特征6
2.1采動地表移動與變形規(guī)律6
2.1.1地表移動盆地的形成6
2.1.2地表移動盆地內(nèi)移動變形指標(biāo)6
2.1.3地表移動和變形動態(tài)發(fā)育過程8
2.2地表高聳構(gòu)筑物允許變形值10
2.3地表移動盆地內(nèi)高壓輸電線路鐵塔變形特征10
2.3.1地表下沉的影響11
2.3.2地表傾斜的影響13
2.3.3地表水平移動的影響14
2.3.4地表水平變形的影響15
2.3.5地表曲率的影響16
2.4地表移動盆地內(nèi)煙囪變形特征17
第3章鐵塔類高聳構(gòu)筑物與基礎(chǔ)、地基協(xié)同變形理論18
3.1高壓輸電線路鐵塔主體與基礎(chǔ)、地基的協(xié)同變形理論模型的建立18
3.2高壓輸電線路鐵塔主體與基礎(chǔ)、地基的協(xié)同變形理論模型求解21
3.3高壓輸電線路鐵塔桁架結(jié)構(gòu)變形與附加作用力計算24
3.3.1高壓輸電線路鐵塔桁架結(jié)構(gòu)變形計算24
3.3.2高壓輸電線路鐵塔桁架結(jié)構(gòu)附加作用力計算25
3.4計算實例應(yīng)用26
第4章鐵塔類高聳構(gòu)筑物采動變形特征數(shù)值模擬28
4.1給定地表移動變形對高壓輸電線路鐵塔影響模擬分析28
4.1.1ANSYS軟件簡介28
4.1.2數(shù)值模型建立28
4.1.3數(shù)值模擬的結(jié)果及分析34
4.1.4規(guī)律與特征的提取及數(shù)值模擬模型應(yīng)用分析59
4.2地下開采對高壓輸電線路鐵塔變形影響模擬分析61
4.2.1ADINA程序簡介61
4.2.2數(shù)值模擬模型建立61
4.2.3高壓輸電線路鐵塔與地表協(xié)同變形數(shù)值模擬結(jié)果與分析64
第5章高聳構(gòu)筑物下采煤方案優(yōu)化72
5.1高聳構(gòu)筑物保護(hù)煤柱留設(shè)72
5.1.1保護(hù)煤柱設(shè)計對象與目的72
5.1.2保護(hù)煤柱留設(shè)參數(shù)選取73
5.1.3保護(hù)煤柱留設(shè)與結(jié)果79
5.1.4保護(hù)煤柱壓煤量計算82
5.2工作面開采尺寸方案優(yōu)化83
5.2.1寺河煤礦3303工作面開采方案布置優(yōu)化83
5.2.2寺河煤礦1308工作面開采方案布置優(yōu)化97
5.3高聳構(gòu)筑物下條帶開采方案優(yōu)化101
5.3.1張溝煤礦采區(qū)概況102
5.3.2采區(qū)工作面條帶開采方案設(shè)計104
5.3.3條帶開采后地表移動變形預(yù)計106
第6章高聳構(gòu)筑物采動變形三維激光掃描監(jiān)測111
6.1三維激光掃描技術(shù)概述111
6.1.1三維激光掃描技術(shù)基本原理111
6.1.2點云數(shù)據(jù)處理方法112
6.1.3三維激光掃描監(jiān)測采動變形的優(yōu)勢113
6.2數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理114
6.2.1點云數(shù)據(jù)采集與步驟114
6.2.2點云數(shù)據(jù)預(yù)處理121
6.2.3點云數(shù)據(jù)誤差來源124
6.3數(shù)據(jù)處理與鐵塔傾斜度計算126
6.3.1水平截面法原理126
6.3.2水平截面法流程127
6.3.3水平截面法誤差分析與計算132
6.3.4傾斜度計算及分析135
6.4工程應(yīng)用141
6.4.1應(yīng)用實例一142
6.4.2應(yīng)用實例二144
第7章高聳構(gòu)筑物下采煤保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)147
7.1井下保護(hù)技術(shù)措施147
7.1.1留設(shè)保護(hù)煤柱147
7.1.2限厚開采147
7.1.3連續(xù)開采、勻速推進(jìn)148
7.1.4協(xié)調(diào)開采149
7.1.5覆巖離層注漿充填方法151
7.2地表保護(hù)技術(shù)措施156
7.2.1改造分裂基礎(chǔ)為聯(lián)合基礎(chǔ)156
7.2.2鐵塔增加臨時拉線159
7.2.3開采過程的維修和調(diào)整措施160
7.2.4高聳構(gòu)筑物地基精準(zhǔn)注漿加固技術(shù)160
7.2.5其他鐵塔基礎(chǔ)加固方案165
第8章高壓輸電線路鐵塔采動變形工程實例167
8.1研究區(qū)概況167
8.1.1高壓輸電線路鐵塔概況167
8.1.2壓煤量計算167
8.2開采過程中高壓輸電線路鐵塔的變形觀測169
8.2.1高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)地表移動量觀測169
8.2.2高壓輸電線路鐵塔傾斜度觀測170
8.2.3現(xiàn)場觀測結(jié)果分析170
8.2.4采后地表移動和變形計算173
8.3采動影響下高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計算175
8.3.1高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)175
8.3.2基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定計算簡圖176
8.3.3極限傾覆力矩計算176
8.3.4風(fēng)載荷的計算177
8.3.5采動影響后傾覆力矩計算179
8.4高壓輸電線路鐵塔安全性分析180
8.4.1高壓輸電線路的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)180
8.4.2高壓輸電線路采動變形預(yù)測182
8.4.3高壓輸電線路運(yùn)行的安全性分析183
第9章聯(lián)合基礎(chǔ)廣播電視信號鐵塔采動變形與保護(hù)工程實例185
9.1研究區(qū)概況185
9.2工作面開采引起的地表移動變形計算187
9.2.1地表移動變形計算方法與參數(shù)確定187
9.2.2地表移動變形計算方案及結(jié)果188
9.3廣播電視信號鐵塔保護(hù)技術(shù)措施192
9.3.1廣播電視信號鐵塔井下保護(hù)技術(shù)措施192
9.3.2廣播電視信號鐵塔地面保護(hù)技術(shù)措施193
參考文獻(xiàn)200
前言
第1章緒論1
1.1地表沉陷控制3
1.2煤礦采動對高聳構(gòu)筑物的影響4
1.3高聳構(gòu)筑物下采煤實踐及保護(hù)技術(shù)4
第2章高聳構(gòu)筑物采動變形特征6
2.1采動地表移動與變形規(guī)律6
2.1.1地表移動盆地的形成6
2.1.2地表移動盆地內(nèi)移動變形指標(biāo)6
2.1.3地表移動和變形動態(tài)發(fā)育過程8
2.2地表高聳構(gòu)筑物允許變形值10
2.3地表移動盆地內(nèi)高壓輸電線路鐵塔變形特征10
2.3.1地表下沉的影響11
2.3.2地表傾斜的影響13
2.3.3地表水平移動的影響14
2.3.4地表水平變形的影響15
2.3.5地表曲率的影響16
2.4地表移動盆地內(nèi)煙囪變形特征17
第3章鐵塔類高聳構(gòu)筑物與基礎(chǔ)、地基協(xié)同變形理論18
3.1高壓輸電線路鐵塔主體與基礎(chǔ)、地基的協(xié)同變形理論模型的建立18
3.2高壓輸電線路鐵塔主體與基礎(chǔ)、地基的協(xié)同變形理論模型求解21
3.3高壓輸電線路鐵塔桁架結(jié)構(gòu)變形與附加作用力計算24
3.3.1高壓輸電線路鐵塔桁架結(jié)構(gòu)變形計算24
3.3.2高壓輸電線路鐵塔桁架結(jié)構(gòu)附加作用力計算25
3.4計算實例應(yīng)用26
第4章鐵塔類高聳構(gòu)筑物采動變形特征數(shù)值模擬28
4.1給定地表移動變形對高壓輸電線路鐵塔影響模擬分析28
4.1.1ANSYS軟件簡介28
4.1.2數(shù)值模型建立28
4.1.3數(shù)值模擬的結(jié)果及分析34
4.1.4規(guī)律與特征的提取及數(shù)值模擬模型應(yīng)用分析59
4.2地下開采對高壓輸電線路鐵塔變形影響模擬分析61
4.2.1ADINA程序簡介61
4.2.2數(shù)值模擬模型建立61
4.2.3高壓輸電線路鐵塔與地表協(xié)同變形數(shù)值模擬結(jié)果與分析64
第5章高聳構(gòu)筑物下采煤方案優(yōu)化72
5.1高聳構(gòu)筑物保護(hù)煤柱留設(shè)72
5.1.1保護(hù)煤柱設(shè)計對象與目的72
5.1.2保護(hù)煤柱留設(shè)參數(shù)選取73
5.1.3保護(hù)煤柱留設(shè)與結(jié)果79
5.1.4保護(hù)煤柱壓煤量計算82
5.2工作面開采尺寸方案優(yōu)化83
5.2.1寺河煤礦3303工作面開采方案布置優(yōu)化83
5.2.2寺河煤礦1308工作面開采方案布置優(yōu)化97
5.3高聳構(gòu)筑物下條帶開采方案優(yōu)化101
5.3.1張溝煤礦采區(qū)概況102
5.3.2采區(qū)工作面條帶開采方案設(shè)計104
5.3.3條帶開采后地表移動變形預(yù)計106
第6章高聳構(gòu)筑物采動變形三維激光掃描監(jiān)測111
6.1三維激光掃描技術(shù)概述111
6.1.1三維激光掃描技術(shù)基本原理111
6.1.2點云數(shù)據(jù)處理方法112
6.1.3三維激光掃描監(jiān)測采動變形的優(yōu)勢113
6.2數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理114
6.2.1點云數(shù)據(jù)采集與步驟114
6.2.2點云數(shù)據(jù)預(yù)處理121
6.2.3點云數(shù)據(jù)誤差來源124
6.3數(shù)據(jù)處理與鐵塔傾斜度計算126
6.3.1水平截面法原理126
6.3.2水平截面法流程127
6.3.3水平截面法誤差分析與計算132
6.3.4傾斜度計算及分析135
6.4工程應(yīng)用141
6.4.1應(yīng)用實例一142
6.4.2應(yīng)用實例二144
第7章高聳構(gòu)筑物下采煤保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)147
7.1井下保護(hù)技術(shù)措施147
7.1.1留設(shè)保護(hù)煤柱147
7.1.2限厚開采147
7.1.3連續(xù)開采、勻速推進(jìn)148
7.1.4協(xié)調(diào)開采149
7.1.5覆巖離層注漿充填方法151
7.2地表保護(hù)技術(shù)措施156
7.2.1改造分裂基礎(chǔ)為聯(lián)合基礎(chǔ)156
7.2.2鐵塔增加臨時拉線159
7.2.3開采過程的維修和調(diào)整措施160
7.2.4高聳構(gòu)筑物地基精準(zhǔn)注漿加固技術(shù)160
7.2.5其他鐵塔基礎(chǔ)加固方案165
第8章高壓輸電線路鐵塔采動變形工程實例167
8.1研究區(qū)概況167
8.1.1高壓輸電線路鐵塔概況167
8.1.2壓煤量計算167
8.2開采過程中高壓輸電線路鐵塔的變形觀測169
8.2.1高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)地表移動量觀測169
8.2.2高壓輸電線路鐵塔傾斜度觀測170
8.2.3現(xiàn)場觀測結(jié)果分析170
8.2.4采后地表移動和變形計算173
8.3采動影響下高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計算175
8.3.1高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)175
8.3.2基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定計算簡圖176
8.3.3極限傾覆力矩計算176
8.3.4風(fēng)載荷的計算177
8.3.5采動影響后傾覆力矩計算179
8.4高壓輸電線路鐵塔安全性分析180
8.4.1高壓輸電線路的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)180
8.4.2高壓輸電線路采動變形預(yù)測182
8.4.3高壓輸電線路運(yùn)行的安全性分析183
第9章聯(lián)合基礎(chǔ)廣播電視信號鐵塔采動變形與保護(hù)工程實例185
9.1研究區(qū)概況185
9.2工作面開采引起的地表移動變形計算187
9.2.1地表移動變形計算方法與參數(shù)確定187
9.2.2地表移動變形計算方案及結(jié)果188
9.3廣播電視信號鐵塔保護(hù)技術(shù)措施192
9.3.1廣播電視信號鐵塔井下保護(hù)技術(shù)措施192
9.3.2廣播電視信號鐵塔地面保護(hù)技術(shù)措施193
參考文獻(xiàn)200
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高聳構(gòu)筑物采動變形理論與保護(hù) 節(jié)選
第1章 緒論 煤炭在我國一次能源消耗中占 60%左右，預(yù)計在 2050年以前，我國主體能源結(jié)構(gòu)仍將以煤炭為主，我國煤炭產(chǎn)量和消費量均超過世界的 1/3。圖1-1為我國 2008～2020年煤炭產(chǎn)量 [1]。但煤炭開采將引起覆巖、地表與地表建 (構(gòu))筑物的破壞，以常見的長壁開采工作面為例，巖層移動穩(wěn)定后，按其破壞的嚴(yán)重程度，自下而上大致可分為垮落帶、裂縫帶和彎曲下沉帶，在地表形成下沉盆地，進(jìn)而影響地表建 (構(gòu))筑物安全 [2，3]，如圖1-2所示。煤炭開采引起的地表沉陷及環(huán)境災(zāi)害問題，不僅破壞了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且已經(jīng)對地表建 (構(gòu))筑物造成了嚴(yán)重?fù)p害 [4-7]，如圖1-3所示。 地表沉陷將引起地表建(構(gòu))筑物損壞，不同類型建(構(gòu))筑物的損壞特征不同。其中，地表高聳構(gòu)筑物指的是高度較大、基礎(chǔ)面積較小的結(jié)構(gòu)，以水平荷載 (特別是風(fēng)荷載)為結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可分為自立式塔式結(jié)構(gòu)和拉線式桅式結(jié)構(gòu)，所以高聳結(jié)構(gòu)也稱塔桅結(jié)構(gòu)，主要包括高壓輸電線路鐵塔、廣播電視信號鐵塔、煙囪等[8-14]，如圖1-4所示。 這些高聳構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)、材料、高度等與一般建 (構(gòu))筑物(房屋、橋梁、鐵路等)不同，對地表移動和變形值的響應(yīng)及敏感性有其特殊性，因此高聳構(gòu)筑物采動損壞特征具有顯著的特殊性[15]。其中，高壓輸電線路是由導(dǎo)線、鐵塔、基礎(chǔ)以及附屬連接件等組成的連續(xù)、耦合的空間體系結(jié)構(gòu)。目前我國各大礦區(qū)幾乎所有的煤礦井田上方均有高壓輸電線路通過，如兗州礦區(qū)南屯煤礦、濟(jì)寧二號煤礦， 圖1-1 我國 2008～2020年煤炭產(chǎn)量 圖1-2 長壁開采工作面巖層與地表移動剖面示意圖 圖1-3 煤炭開采引起的地表建(構(gòu))筑物損壞、地表沉陷、地裂縫照片 圖1-4 地表高聳構(gòu)筑物照片 高壓輸電線路壓占 2189萬 t可采儲量；晉煤集團(tuán)寺河煤礦井田內(nèi)有我國首條 1000kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程經(jīng)過，壓煤量共 3078萬 t[16，17]。由于高壓輸電線路分布的特殊性，尤其是高壓輸電線路鐵塔對開采引起的地表移動變形敏感性，高壓輸電線路的安全性顯得十分重要。若為高壓輸電線路鐵塔留設(shè)保護(hù)煤柱，會損失大量的煤炭資源，并嚴(yán)重影響煤礦井下開拓開采布局。而采取搬遷高壓輸電線路 (改線)措施，不僅投資大、涉及面廣、實施難度大，而且存在新路徑選擇困難、重復(fù)壓煤、周期長等復(fù)雜問題[18，19]。 因此，高聳構(gòu)筑物下采煤問題、高聳構(gòu)筑物采動損害與保護(hù)問題日益突出。高聳構(gòu)筑物采動典型特征與保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)是其變形控制和安全性評價的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。因此，深入研究采動影響下高聳構(gòu)筑物與基礎(chǔ)、地基協(xié)同變形理論，采動影響下高聳構(gòu)筑物損壞特征，以及高聳構(gòu)筑物下采煤保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，對提高煤炭資源采出率、預(yù)防或減輕高聳構(gòu)筑物采動損害、豐富和發(fā)展現(xiàn)有采動區(qū)建 (構(gòu))筑物保護(hù)理論等具有重要實際意義。 在保證地面建 (構(gòu))筑物安全的前提下，昀大限度地開采煤炭資源是開采沉陷學(xué)科目前面臨的主要問題。隨著采礦科學(xué)技術(shù)、測繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前已掌握了一般地質(zhì)采礦條件下煤礦巖層與地表移動的基本規(guī)律，獲得了地表移動變形與地質(zhì)采礦因素的關(guān)系，建立了地表移動和變形預(yù)測理論、預(yù)測參數(shù)及建 (構(gòu))筑物保護(hù)煤柱設(shè)計理論，研究了“三下”采煤技術(shù)、開采引起的地質(zhì)災(zāi)害及治理等。高壓輸電線路鐵塔是高壓輸電線路上昀重要的設(shè)施，屬于高聳構(gòu)筑物，同時它的移動變形要受到基礎(chǔ)和高壓線的約束。國外對高壓輸電線路鐵塔下壓煤開采理論的研究相對較少，美國弗吉尼亞州 Island Creek煤炭公司進(jìn)行過一例高壓輸電線路鐵塔下采煤的工程實例，采用注漿充填采空區(qū)控制地表沉陷和變形 [3]；有學(xué)者研究了鋼結(jié)構(gòu)高壓輸電線路鐵塔對地表移動的響應(yīng)情況；澳大利亞已將高壓輸電線路鐵塔作為地表重要特征物之一，對其采動影響情況進(jìn)行了調(diào)查與分析。我國主要側(cè)重于對地表沉陷和變形控制、高壓輸電線路鐵塔的監(jiān)測和維修措施的研究。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀如下。 1.1 地表沉陷控制 建(構(gòu))筑物下采煤問題的關(guān)鍵是控制地表移動和變形。國外如波蘭曾在塔型構(gòu)筑物(如煙囪、鐵塔等 )下開采時，采用對稱背向開采，使構(gòu)筑物處于下沉盆地中央，不承受拉伸變形和傾斜。波蘭井下開采措施主要有密實水砂充填、部分開采、順序開采、分期開采、協(xié)調(diào)開采等。德國通過地面注漿充填冒落矸石空洞以減小地表沉陷，充填物為工業(yè)廢物，達(dá)到雙重保護(hù)的目的。我國經(jīng)過多年的研究和實踐，控制地表沉陷的方法主要有部分開采 (條帶開采、房柱式開采、限厚開采等 )、充填開采 (膏體充填、矸石充填等 )、覆巖離層注漿和協(xié)調(diào)開采等[20-26]。這些方法也是錢鳴高院士科學(xué)采礦和“綠色開采技術(shù)”體系中的重要技術(shù)措施 [22，27]。 1.2 煤礦采動對高聳構(gòu)筑物的影響 研究表明開采引起的下沉、傾斜和水平移動對高聳構(gòu)筑物有明顯影響 [28，29]。以高壓輸電線路鐵塔為例，在地表移動變形作用下，高壓輸電線路的鐵塔、基礎(chǔ)、導(dǎo)線都會發(fā)生變形。成樞等針對濟(jì)三煤礦 43012工作面上部高壓輸電線路鐵塔的變形，得出地表傾斜與高壓線桿傾斜之間的定量關(guān)系式[30]；李逢春等分析了地表移動變形對高壓輸電線路的影響，基于拋物線模型導(dǎo)出了開采影響下高壓輸電線路近地距離的計算方法[31]；舒興平等采用有限元法分析了某鐵塔倒塌事故中鐵塔的受力性能[32]；沈煒良等對高壓輸電線路鐵塔進(jìn)行了靜動態(tài)有限元分析 [33]。 我國學(xué)者進(jìn)行了一些高聳構(gòu)筑物的實測和理論研究工作，獲得了一些成果。鄧喀中等研究了采動區(qū)建筑物地基、基礎(chǔ)協(xié)同作用及其對建筑物附加作用力的影響[34，35]；何榮和陳進(jìn)景分析了開采影響區(qū)內(nèi)煙囪變形特征，并進(jìn)行了變形監(jiān)測 [36]；夏軍武等建立了采動區(qū)地基、基礎(chǔ)、框架結(jié)構(gòu)共同作用理論計算模型，分析了采動過程中上部結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力等變化規(guī)律，推導(dǎo)出采動區(qū)建筑物移動變形和附加作用力的計算公式，為采動區(qū)上方框架結(jié)構(gòu)建筑物的保護(hù)、加固和設(shè)計提供了理論計算依據(jù) [37，38]；閻躍觀等針對采動區(qū)內(nèi)高壓輸電線路鐵塔進(jìn)行了首采面開切眼優(yōu)化設(shè)計，并進(jìn)行了地表監(jiān)測 [39，40]；郭文兵等研究了地表傾斜變形對高壓輸電線路鐵塔的影響[15]。 1.3 高聳構(gòu)筑物下采煤實踐及保護(hù)技術(shù) 開采引起的地表移動變形具有連續(xù)、漸變的特點。因此，在高聳構(gòu)筑物下采煤時，可以通過及時維修、調(diào)整等措施將高聳構(gòu)筑物的各項指標(biāo)控制在允許范圍內(nèi)，確保高聳構(gòu)筑物的安全運(yùn)行。以高壓輸電線路鐵塔為例，我國在許多礦區(qū)已實現(xiàn)了薄及中厚煤層或厚煤層分層開采條件下的高壓輸電線路鐵塔下采煤，見表 1-1。 表1-1 我國高壓輸電線路鐵塔下采煤實例 如陽泉礦區(qū)在 20世紀(jì) 80年代曾在 110kV高壓輸電線路鐵塔下進(jìn)行了開采實驗，采用井下分層冒落開采和地面維修等手段，保證了鐵塔的安全。兗州礦區(qū)南屯煤礦、濟(jì)寧三號煤礦等已從多條高壓輸電線路下采出煤炭 669.2萬 t，保證了高壓輸電線路的安全運(yùn)行和采掘工作面的正常接替，積累了寶貴的實踐經(jīng)驗和理論數(shù)據(jù)。張聯(lián)軍和王宇偉采取限厚開采等措施，并通過建立觀測站來觀測高壓輸電線路鐵塔受下采煤的影響 [41]；張文等通過對龍口洼里煤礦 220kV高壓輸電線路的監(jiān)測，初步提出了鐵塔的移動規(guī)律，采取了降低采高、均勻推進(jìn)、使鐵塔受力均勻等措施 [42]；劉文生采用覆巖離層注漿技術(shù)對濟(jì)寧二號煤礦 4302工作面上的地面 110kV高壓輸電線路進(jìn)行保護(hù)試驗研究 [43]，結(jié)果表明覆巖離層注漿充填后地表減沉效果明顯，高壓輸電線路正常運(yùn)行；郭文兵和鄭彬采取適當(dāng)限厚、勻速開采且現(xiàn)場加強(qiáng)監(jiān)測等措施成功地將放頂煤開采工作面推過了 220kV高壓輸電線路鐵塔 [13]。 與普通建(構(gòu))筑物相比，高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)面積相對不大、單塔占地面積較小、承受動荷載能力強(qiáng)、允許變形量大。因此對高壓輸電線路進(jìn)行維修是高壓輸電線路鐵塔下采煤的主要技術(shù)之一。張建強(qiáng)等提出可調(diào)整“井”字鋼梁基墩架構(gòu)改造加固技術(shù)對塔基進(jìn)行加固處理 [44，45]；史振華分析了位于采空區(qū)不同位置的鐵塔基礎(chǔ)變化形式，并提出將分裂基礎(chǔ)變成聯(lián)合基礎(chǔ)，以及帶電升高鐵塔等措施。在現(xiàn)場變形監(jiān)測方面，可以采用高壓輸電線路鐵塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)獲取鐵塔在順線路和橫線路方向的傾斜數(shù)據(jù)[46]。 第2章 高聳構(gòu)筑物采動變形特征 2.1 采動地表移動與變形規(guī)律 2.1.1 地表移動盆地的形成 地表移動盆地是在工作面的推進(jìn)過程中逐漸形成的。如圖2-1所示，一般是當(dāng)回采工作面自開切眼開始向前推進(jìn)的距離相當(dāng)于采深的 1/4～1/2時，開采影響波及地表，引起地表下沉。然后，隨著工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，采空區(qū)面積增大，地表的影響范圍不斷擴(kuò)大，下沉值不斷增加，下沉盆地也逐漸擴(kuò)大。當(dāng)采空區(qū)達(dá)到一定程度時，達(dá)到昀大下沉值，形成一個平底的下沉盆地。當(dāng)工作面停止推進(jìn)以后，地表的移動不會馬上停止，要延續(xù)一段時間，然后才能穩(wěn)定，形成昀終的地表移動盆地，此時的盆地又稱靜態(tài)移動盆地。 圖2-1 地表移動盆地的形成過程 1、2、3、4為工作面推進(jìn)的位置；w1、w4和 w04為下沉曲線；H0為開采深度 2.1.2 地表移動盆地內(nèi)移動變形指標(biāo) 經(jīng)常描述地表移動盆地內(nèi)移動和變形的五項指標(biāo)分別為下沉、傾斜、曲率、水平移動、水平變形。其中，下沉、傾斜和曲率是屬于垂直方向上的移動和變形，水平移動和水平變形 (包括拉伸變形與壓縮變形 )是屬于水平方向上的移動和變形。實測表明，地表點的移動軌跡取決于地表點在時間和空間上與工作面的相對位置關(guān)系。如圖2-2所示，一個點的移動向量可以分解為垂直分量和水平分量。垂直分量稱為下沉，水平分量稱為水平移動。沿斷面的水平移動稱為縱向水平移動，
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