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T/HNKCSJ 012-2024 煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准

T/HNKCSJ 012-2024

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标准T/HNKCSJ 012-2024标准状态

发布于：2024-01-05
实施于：2024-03-01
废止

标准详情

标准名称：煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准
标准号：T/HNKCSJ 012-2024
中国标准分类号：E487
发布日期：2024-01-05
国际标准分类号：01.020
实施日期：2024-03-01
团体名称：河南省工程勘察设计行业协会
标准分类：综合、术语学、标准化、文献 E 建筑业

内容简介

本标准适用于煤矿采空区35kV～110kV变电站新建工程地基基础勘察设计
河南省工程勘察设计行业协会团体标准T/HNKCSJ012—2024煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准Codeforinvestigationanddesignongeotechnicalengineeringofsubstationsincoalminegoaf2024-01-05发布2024-03-01实施河南省工程勘察设计行业协会????发布前　言为促进河南省煤矿采空区变电站地基基础勘察设计工作标准化，做到安全适用、经济合理，资源节约、环境友好，编制组收集、整理和总结分析了近年来河南省煤矿采空区变电站建设科研成果及实践经验，并在广泛征求有关单位意见的基础上制定了本标准。本标准的主要内容：1　总则；2　术语和符号；3　基本规定；4　岩土工程勘察；5　场地评价；6　地基与基础设计；7　变形监测；8　附录A～附录C。本标准由平顶山电力设计院有限公司负责具体技术内容的解释。在标准执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，并将意见或建议寄至平顶山电力设计院有限公司《煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准》管理组（地址：河南省平顶山市新华路南段，邮编：467001；邮箱：hgjpds@163.com）本规范主编单位：国网河南省电力公司、国网平顶山供电公司、平顶山电力设计院有限公司本规范参编单位：中国电力科学研究院有限公司中电联电力发展研究院有限公司平顶山市城市规划设计研究院平顶山市勘察设计协会中国地质大学（北京）河南城建学院郑州大学综合设计研究院有限公司基康仪器股份有限公司本规范主要起草人员：胡志华、李发超、乾增珍、王磊、韩国聚、鲁先龙、刘向实、于秋波、翟礼明、石书梅、汪峰、郑卫锋、程文刚、王锴、娄保林、漫红伟、鲍俊立、孙建华、胡军台、刘战凯、李江峰、赵鸿图、郭卫朝、刘艳生、周怡、屈讼昭、李怡、刘强、武东亚、孙才华、千继亮、赵利杰张月超、寇耀、周许、黄甫占、贾子昊、郑宗熙、陈朝生、王克臻本规范主要审查人员：邓小宁、郭军辉、贾黎君、梁坤祥、钟士国目　次1　总　则　12　术语和符号　22.1　术　语　22.2　符　号　33　基本规定　64　岩土工程勘察　74.1　一般规定　74.2　勘察阶段及工作　84.3　调查与测绘　94.4　物探与钻探　104.5　取样与测试　125　场地评价　145.1　一般规定　145.2　采空区场地稳定性评价　155.3　变电站建设适宜性评价　166　地基与基础设计　206.1　一般规定　206.2　地基处理　216.3　基础设计　217　变形监测　24附录A　基于概率积分法的采空区地表移动变形计算及参数取值　25A.1　充分采动条件下采空区地表最大移动变形值计算方法　25A.2　地表移动变形计算参数　26附录B　采动区垮落带和断裂带计算　29附录C　采区地表剩余移动变形计算　32本标准用词说明　34引用标准名录　35附：条文说明　38Contents1　Generalprovisions　12　Termsandsymbols　22.1　Terms　22.2　Symbols　33　Basicprovisions　64　Geotechnicalengineeringsurvey　74.1　Gneralrequirement　74.2　Investigationphasesandworkingcontents　84.3　Investigationandmapping　94.4　Geophysicalexplorationanddrilling　104.5　Samplingandtesting　125　Siteevaluation　145.1　Gneralrequirement　145.2　Evaluationofsitestability　155.3　Substationengineeringconstructionsuitability　166　Designofsubgradeandfoundation　206.1　Gneralrequirement　206.2　Siteandgroundtreatment　216.3　Foundationdesign　217　Settlementmonitoring　24AppendixA　Calculationandparameterselectionofsurfacemovementanddeformationingoafbasedonprobabilityintegralmethod　25A.1　Calculationmethodformaximumsurfacemovementdeformationvalueofgoafundersufficientminingconditions　25A.2　Calculationparametersforsurfacemovementanddeformation　26AppendixB　Calculationofcollapseandfaultzonesinminingareas　29AppendixC　Predictionofresidualsurfacedeformationinoldgoafs　32Explanationofwordinginthiscode　34Listofquotedstandards　35Addition:Explanationofprovisions　381　总　则1.0.1　为在河南省煤矿采空区变电站地基基础勘察设计中贯彻执行国家技术经济政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理、资源节约、环境友好，制定本标准。1.0.2　本标准适用于煤矿采空区35kV～110kV变电站新建工程地基基础勘察设计。1.0.3　采空区变电站地基基础设计应从实际出发，结合地区特点，积极采用新技术、新工艺、新设备、新材料，推广采用节能、降耗、环保的先进技术和产品。1.0.4　采空区变电站地基基础勘察设计除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2　术语和符号2.1　术　语2.1.1　煤矿采空区coalminegoaf狭义的煤矿采空区指地下煤炭资源开采空间，也指地下开采空间围岩失稳而产生位移、开裂、破碎垮落，直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表变形和破坏的区域及范围。本标准中采空区仅指煤矿老采空区。2.1.2　老采空区oldmined-outarea已停止开采且地表移动变形衰退期已结束的煤矿影响区。2.1.3　垮落带cavingzone由采煤引起的上覆岩层破裂并向采空区垮落的范围。2.1.4　断裂带fracturedzone垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝，但仍保持其原有层状的岩层范围。2.1.5　弯曲带saggingzone断裂带上方直至地表产生弯曲的岩层范围。2.1.6　地表移动盆地subsidencebasin由于采矿引起的采动影响区地表移动变形的整体形态和范围。2.1.7　浅层采空区shallowmined-outarea采深H＜50m或50m≤采深H＜200m且采深采厚比H/M＜30的采空区。2.1.8　中深层采空区middle-deepmined-outarea50m≤采深H＜200m且采深采厚比H/M≥30或200m≤采深H＜300m且采深采厚比H/M＜60的采空区。2.1.9　深层采空区deepmined-outarea采深H≥300m或200m≤采深H＜300m且采深采厚比H/M≥60的采空区。2.1.10　松散层looselayer第四系、新近系未成岩的沉积物，如冲积层、洪积层、残积层等。2.1.11　充分采动criticalmining地表最大下沉值不随采空区尺寸增大而增加的临界开采状态。2.1.12　下沉系数subsidencefactor水平或近水平煤层充分采动条件下，地表最大下沉值与采厚之比。2.1.13　水平移动系数displacementfactor水平或近水平煤层充分采动条件下，地表最大水平移动值与地表最大下沉值之比。2.1.14　概率积分法probabilityintegrationmethod以正态概率函数为影响函数的地表移动预计方法。2.1.15　采空区地基subgradeinminegoaf变电站建（构）筑物基础附加应力影响范围内的岩土体和其下伏煤矿采空区共同构成的地质单元。2.1.16　采空区场地处理siteimprovement根据煤矿采空区地质条件、环境条件和变电站建（构）筑物及设备基础特点等，采用适当方法进行处理，使处理后的采空区场地满足强度、变形、稳定性和变电站建设适宜性要求。2.1.17　采空区地基处理groundtreatmentinminegoaf为增强采空区变电站工程建设场地的稳定性,，提高采空区地基的承载力，消除或减缓采空区地表移动变形采取的技术措施。2.2　符　号α　——　煤层倾角，°；b　——　水平移动系数；bc　——　倾斜煤层水平移动系数；c　——　地表移动过程时间影响系数，1/年；E　——　平均弹性模量，MPa；fr　——　饱和单轴抗压强度，MPa；ft　——　上覆岩层平均抗拉强度，MPa；H　——　煤层开采深度，m；Ha　——　变电站荷载附加应力影响深度，m；Hd　——　断裂带高度，m；Hk　——　垮落带高度，m；Hs　——　安全保护层厚度，m；h　——　地表表土层厚度，m；hc　——　矿层开采阶段垂高，m；icm　——　充分采动条件下采空区地表最大倾斜值，mm/m；K　——　跨落岩石的碎胀系数；k　——　地表剩余变形计算调整系数；kcm　——　充分采动条件下采空区地表最大曲率，10-3/m；M　——　煤层厚度，mm；mi　——　第i层覆岩法向厚度，m；P　——　煤层覆岩岩性综合评价系数；p　——　上覆岩层岩性参数；Qi　——　第i层覆岩评价系数；QR　——　岩性影响系数；——　地表剩余变形下沉系数；q　——　下沉系数；r　——　影响半径，m；s1　——　采空区地表剩余沉降变形，m；t　——　终采时间，年；Ucm　——　充分采动条件下采空区地表最大水平移动值，mm；W　——　跨落过程中顶板的下沉值，m；Wcm　——　采空区地表最大沉降变形，mm；W(t)　——　采动影响时间t时刻采空区地表已产生的沉降变形，mm；δ　——　剩余沉降率，%；γ　——　上覆岩层平均重度，MN/m3；μ　——　上覆岩层平均泊松比；tanβ　——　主要影响角正切；εcm　——　充分采动条件下采空区地表最大水平变形值，mm/m。3　基本规定3.0.1　煤矿采空区变电站地基基础设计及岩土工程勘察等级划分，应按下列规定确定：1　场地及地基复杂等级均为复杂（一级）；2　岩土工程勘察等级为甲级。3　地基基础设计等级为甲级；3.0.2　煤矿采空区变电站工程设计前，应进行采空区专项调查和岩土工程勘察，评价变电站站址建设场地的稳定性和适宜性。调查、勘察及评价结果应作为变电站工程地基与基础设计的主要依据。3.0.3　煤矿采空区变电站地基基础设计，应符合下列规定原则及要求：1　变电站建（构）筑物及设备基础形式、场地与地基处理方法，应根据采空区站址场地条件，结合变电站结构和荷载特点及施工条件进行综合分析确定。2　煤矿采空区变电站地基基础工程方案，除应保证变电站工程地基开挖和结构施工空间安全外，尚应确保变电站地基基础施工影响区域周边的建（构）筑物、地下管线、道路等设施的安全和正常使用。3.0.4　煤矿采空区变电站建（构）筑物和设备基础，应进行长期变形监测，并应分析其变化规律和发展趋势，提出针对性防治措施。4　岩土工程勘察4.1　一般规定4.1.1　煤矿采空区变电站的采空区专项调查工作，应包括下列内容：1　搜集变电站场地及区域地质、矿产分布、采掘及压覆资源情况、采空区分布及其要素特征等资料；2　搜集场地和附近建（构）筑物变形资料及其处理措施经验，以及由于地表塌陷、变形引起的其他不良地质作用情况；3　调查采空区与站址场地位置关系，分析并预测采空区地表移动变形特征和规律；4　调查采空区场地地形地貌、岩土类型、成因、地层性质与分布以及区域地质构造和水文地质条件；5　查明开采煤层分布、层数、厚度、深度、采深采厚比、倾角等特征；6　查明采空区地表变形深度、范围，分析采空区地表移动盆地特征和分布，确定地表移动盆地的中间区、内边缘区和外边缘区；7　明确采空区的开采历史、开采方式及其范围、深度、厚度、时间和顶板管理方法；8　分析采空区覆岩及跨落类型、发育规律、岩性组合，评价其稳定性；9　查明开采矿层上覆岩层和地基土的地层结构及岩性等特征，提供地基土的物理力学指标及地基基础设计参数；10　调查变电站工程区域采空区覆岩工程性质，应主要包括岩石的类别、构造、风化程度、坚硬程度以及岩体的完整性和基本质量等级；11　查明采空区垮落带、断裂带、弯曲带高度及采空区充填情况；12　调查地表变形（陷坑、台阶、裂缝）特征及其分布情况；13　分析地下水的类型、埋藏条件、补给排泄条件及其变化幅度，掌握地下水位动态和周期变化规律；14　分析采空区内有害气体类型、浓度，评价其对工程施工和建设影响；15　场地及其附近存在不利于工程安全的采动边坡时，应评价其稳定性。4.1.2　煤矿采空区变电站场地岩土工程专项勘察勘探点布置、岩（土）和水试样采取及试验、原位测试项目及数量等，除应符合本标准的有关规定外，还应符合国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021和《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044以及行业标准《变电站岩土工程勘测技术规程》DL/T5170的有关规定。4.1.3　煤矿采空区变电站岩土工程勘察应根据拟建变电站站址场地条件、工程特征以及变电站工程各阶段勘察工作深度要求，统筹选配工程地质调查与测绘、工程钻探、工程物探、探井（槽）、原位测试、室内试验等勘察手段和方法，制订勘察工作任务和计划。4.2　勘察阶段及工作4.2.1　煤矿采空区岩土工程勘察应根据变电站基本建设程序分阶段进行，可分为可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察三个阶段，必要时也可进行施工勘察。各勘察阶段工作成果应符合下列规定：1　可行性研究阶段应对场地稳定性和变电站工程建设适宜性进行初步评价；2　初步勘察应对采空区场地稳定性和变电站建设适宜性进行评价与分区；3　详细勘察应对变电站站址地基进行岩土工程评价，同时应提供地基基础设计、施工所需的岩土工程参数以及场地与地基处理、采空区治理方案建议。4.2.2　可行性研究勘察阶段应对拟建变电站场地及采空区影响范围展开调查。勘察工作应以资料搜集、采空区调查及工程地质测绘为主，以适量的物探和钻探工作为辅。4.2.3　初步勘察阶段应以采空区专项调查、工程地质测绘、工程物探为主，辅以钻探工作验证及水文地质观测试验，并应符合下列规定：1　采空区专项调查及工程地质测绘范围，应涵盖对拟建变电站场地可能有影响的煤矿采空区，其调查、测绘内容应符合本标准第4.3节的要求。2　工程物探方法应根据场地地形与地质条件、采空区埋深与分布及其与周围介质的物性差异等综合确定，并应符合本标准第4.4节的要求。3　工程钻探勘探点布置应根据搜集资料的完整性和可靠性、物探成果、采空区的影响程度、变电站建（构）筑物平面布置等综合确定，且整个场地钻孔数量不应少于3个。4.2.4　详细勘察阶段应搜集附有坐标和地形的建筑总平面图，场区的地面整平标高，建筑物的性质、规模、荷载、结构特点，基础形式、埋置深度，地基允许变形等资料。勘探工作应以工程钻探为主，并应辅以必要物探、变形观测及调查、测绘工作，并应符合下列规定：1　勘察范围应为初勘阶段所确定的对工程建设有影响的采空区。2　对于场地稳定且采空区与拟建变电站工程相互影响小的采空区场地，可仅针对地基压缩层范围内的地基土开展勘察工作，其勘探线、点间距应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021等的有关规定。3　对于稳定性差、需治理的采空区场地，勘探点布置应结合采空区治理方法确定，应至少有1个钻孔的深度达到对变电站工程建设有影响的采空区底板以下3m。4　采空区专项调查及工程地质测绘应对初勘阶段确定的采空区范围进行核实，并应对初勘、详勘阶段相隔时间段内采空区变化情况进行核查。4.3　调查与测绘4.3.1　采空区调查与工程地质测绘，宜在变电站工程建设可行性研究或初步设计阶段进行；在详细勘察阶段，应针对专门工程地质问题作补充地质调查与测绘。4.3.2　采空区调查与工程地质测绘范围，应包括拟建变电站场地内及其周边对场地稳定性有影响的采空区。在可行性研究阶段，测绘比例尺宜为1：2000～1：5000。在初勘阶段，测绘比例尺宜为1：1000～1：2000。在其它勘察阶段或采空区分布复杂地段，测绘比例尺可放大。4.3.3　工程地质调查与测绘应包括搜集、分析、利用煤矿采空区已有资料与实地踏勘、调查、测绘工作。4.3.4　调查点布置应符合下列规定：1　调查点的密度应根据采空区的采深采厚比、开采方式、地形地貌、地质条件、构造条件和成图比例尺等确定，调查点应具有代表性。2　每个地质单元体均应有调查点，调查点宜布置在移动盆地中间区、内边缘区、外边缘区、地质构造线、不同地层接触线、岩性分界线、地下水的天然和人工露头、地表水体、地貌变化处及不良地质作用等分布区。3　调查点应利用天然和人工露头，当露头不佳或对于隐伏的地层界线、断层时，应辅以物探、挖探等进行调绘。4　岩层露头、地层界线、断层、地面塌陷、地表裂缝、采空井巷、可能受影响的建筑物、滑坡等部位，应布置调绘点。4.3.5　采空区调查应包括采矿调查、采空区踏勘测量、地表变形观测、地面建筑物破坏情况调查等内容。工程地质调查与测绘应包括下列内容：1　地形地貌、地质构造、地层岩性、厚度及产状分布；2　滑坡、崩塌、陷坑、裂缝、煤矸石渣堆、泥石流等不良地质体（作用）的类型、成因、分布范围、基本特征和发育规律及其与采空区地表变形的相互关系；3　对抗震设防烈度为7度及以上的场地，应调查由地震造成的地质现象、宏观震害和烈度异常区（带）的范围。4.3.6　采空区水文地质调绘应包括地表水渗漏情况，地下水的类型、水质情况、补给来源、埋藏条件、动态变化及不同含水层间的水力联系、透水层和隔水层分布组合情况及其与采空区分布的关系。4.4　物探与钻探4.4.1　煤矿采空区变电站场地的地球物理勘探工作，应符合下列规定：1　地球物理勘探工作应在收集和调查的地形、地质、采矿等资料基础上，根据现场条件、采空区埋深及分布情况、干扰因素等，选择有效的地面物探或井内（间）物探方法。2　对单一方法不易判定采空区，应采用两种及以上物探方法进行综合解译。3　地球物理勘探成果判译时，应布置一定数量的钻孔进行验证。4.4.2　煤矿采空区变电站场地的钻探工作，应在工程地质调查与测绘、地球物理勘探成果的基础上，验证采空区分布范围及其覆岩破坏类型与发育特征、地表裂缝的埋深和延展状况，开展稳定性评价计算参数确定所需的原位测试与试验，并查明下列内容：1　采空区覆岩（土）性状、结构特征以及验证采空区的分布范围、空间和顶底板高程；2　采空区垮落带、断裂带和弯曲带的分布、埋深、密实程度和变形破坏状况；3　采空区中瓦斯等有害气体赋存状况；4　采空区地下水赋存条件，包括地下水的类型、地下水位及水力联系等。4.4.3　煤矿采空区变电的站站址场地钻探施工的钻进方法、钻进工艺及技术应根据采空区埋深、覆岩类别、可钻性和钻探要求等确定，并宜符合下列规定：1　采用全孔取芯回转钻进工艺；2　取芯钻进回次进尺不应大于2.0m；3　坚硬完整岩层取芯率不应低于80%，强风化、破碎的岩石不应低于65%；4　准确记录采空区顶、底板的深度，并应描述采空区内垮落物性质、成分、粒径、充水情况等。4.4.4　煤矿采空区变电站的场地钻探描述应满足常规工程地质描述的要求外，尚应重点描述冲洗液耗损、钻进速度、掉钻情况、地下水动水位及岩芯采取率等反映采空区覆岩破坏特征的相关要素。4.4.5　煤矿采空区变电站场地采空区覆岩破坏类型及分布，宜通过钻探工作验证。采空区垮落带、断裂带和弯曲带判定依据，可按下列规定执行：1　当符合下列条件之一时，可判定为垮落带：1）突然掉钻且掉钻次数频繁；2）钻机速度时快时慢，有时发生卡钻或埋钻，钻具振动加剧现象；3）孔口水位突然消失；4）孔口有明显的吸风现象；5）岩芯破碎，层理、倾角紊乱，混杂有岩粉、淤泥、坑木、煤屑等；6）瓦斯、煤层自燃等有害气体上涌。2　当符合下列条件之一时，可判定为断裂带：1）突然严重漏水或漏水量显著增加；2）钻孔水位明显下降；3）岩芯有纵向裂纹或陡倾角裂隙；4）钻孔有轻微吸风现象；5）瓦斯、煤层自燃等有害气体上涌；6）岩芯采取率小于75%。3　当符合下列条件之一时，可判定为弯曲带：1）全孔返水；2）无耗水量或耗水量小；3）取芯率大于75%；4）进尺平稳；5）岩芯完整，无漏水现象。4.4.6　煤矿采空区变电站场地的物探与钻探资料应相互补充与验证。4.5　取样与测试4.5.1　煤矿采空区变电站场地岩土体原位测试及取样工作应与场地钻探工作相结合。岩土体试样采取与试验方法，应根据勘察目的、勘察阶段要求、地层条件、采空区覆岩破坏特征、试验要求等合理确定，并应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定。4.5.2　煤矿采空区拟建变电站建（构）筑物地基附加应力影响深度范围内，应采取I、II级土试样，且试验前应对土试样等级进行评定。对于垮落带、断裂带中的岩芯，应以描述为主并进行详细编录，并应采取扰动岩、土样进行室内试验，岩芯的保留与存放应符合下列规定：1　除作试验的岩芯外，剩余岩芯应存放岩芯盒内，并应按钻进回次先后顺序排列，注明深度和名称，且每一回次应用岩芯牌隔开；2　易冲蚀、风化、软化、崩解的岩芯应进行封存；3　存放岩芯的岩芯盒应平稳安放，不得日晒、雨淋和融冻，搬运时应加盖并轻拿轻放；4　岩芯应拍摄彩色照片或录像保存；5　岩芯保留时间可根据勘察要求确定，宜保留至钻探工作检查验收完成。4.5.3　拟建变电站站址采空区场地的原位测试工作，可按下列规定执行：1　原位测试方法应根据岩土条件、工程特点、地区经验和测试方法适用性等综合选用；2　拟建变电站采空区场地浅部岩土层的工程性质、地基承载力确定，宜采用载荷试验、静力触探、动力触探、标准贯入试验等原位测试方法；3　可利用场地钻孔中开展场地深部岩土体波速测试。4.5.4　拟建变电站建（构）筑物地基附加应力影响深度范围内岩土层物理力学性质室内试验及测定指标，应符合下列规定：1　黏性土宜测定液限、塑限、比重、天然含水率、天然密度、有机质含量、压缩系数、压缩模量及抗剪强度；2　粉土宜测定颗粒级配、液限、塑限、比重、天然含水率、天然密度、压缩系数、压缩模量及抗剪强度；3　砂土宜测定颗粒级配、比重、最大和最小密度；4　岩石样宜测定块体密度试验、吸水率和饱和吸水率、单轴抗压强度（饱和、干燥和天然）、直接剪切强度，并测定弹性模量及泊松比等；5　特殊性岩土试验应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定。4.5.5　当拟建变电站站址场地有害气体对采空区稳定性、岩土工程勘察及处治施工有影响时，应进行有害气体的采集与测试，并进行专项评价。4.5.6　拟建变电站采空区场地岩土工程评价参数的取值，应根据原位测试及及室内试验成果，结合工程经验综合确定，并应评价采空区时空效应对岩土工程参数取值的影响。5　场地评价5.1　一般规定5.1.1　煤矿采空区变电站工程场地评价应包括场地稳定性及工程建设适宜性评价两方面，并应根据采空区类型和特征、岩土工程勘察成果、拟建变电站结构特征与变形要求，采用定性与定量相结合的方法进行综合评价。5.1.2　变电站站址采空区场地稳定性评价因素可按表5.1.2-1确定。采空区对拟建变电站工程的影响程度评价因素可按表5.1.2-2确定。表5.1.2-1　变电站站址采空区场地稳定性评价因素评价因素　采空区类型　顶板垮落充分的采空区　顶板垮落不充分的采空区　单一巷道及巷采的采空区　条带式开采的采空区终采时间　●　●　●　●地表变形特征　●　●　o　●采　深　o　●　o　o顶板岩性　o　●　●　o松散层厚度　o　●　△　△地表移动变形值　●　o　o　o注：“●”表示作为主控评价因素；“o”表示作为一般评价因素；“△”表示可不作为评价因素。表5.1.2-2　采空区对拟建变电站工程影响程度评价因素评价因素　采空区类型　顶板垮落充分的采空区　顶板垮落不充分的采空区　单一巷道及巷采的采空区　条带式开采的采空区采空区场地稳定性　●　●　o　o变电站建筑物重要程度　●　●　●　●地表变形特征及发展趋势　o　●　o　o地表剩余移动变形　●　o　△　o采空区密实状态　●　●　●　o采　深　●　●　●　●采深采厚比　●　●　●　●顶板岩性　o　o　●　●松散层厚度　●　o　△　●活化影响因素　●　●　●　●注：“●”表示作为主控评价因素；“o”表示作为一般评价因素；“△”表示可不作为评价因素。5.2　采空区场地稳定性评价5.2.1　煤矿采空区变电站场地稳定性评价，应根据采空区类型、开采方法及顶板管理方式、终采时间、地表移动变形特征、采深、顶板岩性及松散层厚度、煤（岩）柱稳定性等，采用定性与定量评价相结合的方法，宜划分为稳定、基本稳定和不稳定。5.2.2　煤矿采空区变电站场地稳定性可采用开采条件判别法和地表移动变形判别法进行评价。5.2.3　开采条件判别法的判别标准应以工程类比和本地区经验为主，宜以采空区终采时间为主要因素，结合开采条件、地表移动变形特征、顶板岩性及松散层厚度等因素按表5.2.3-1～表5.2.3-3进行综合判别。表5.2.3-1　按终采时间确定采空区场地稳定性等级稳定等级　终采时间（年）　软弱覆岩　较硬覆岩　坚硬覆岩稳定　t＞1.0　t＞2.5　t＞4.0基本稳定　0.6＜t≤1.0　1.5＜t≤2.5　2.5＜t≤4.0不稳定　t≤0.6　t≤1.5　t≤2.5注：软弱覆岩指采空区上覆岩层的饱和单轴抗压强度小于等于30MPa；坚硬覆岩指采空区上覆岩层的饱和单轴抗压强度大于60MPa；较硬覆岩指采空区上覆岩层的饱和单轴抗压强度大于30MPa、小于等于60MPa。表5.2.3-2　按地表移动变形特征确定采空区场地稳定性等级稳定等级　不稳定　基本稳定　稳定地表移动变形特征　非连续变形　连续变形　连续变形　　盆地边缘区　盆地中间区　地面有塌陷坑、台阶　地面倾斜、有地裂缝　地面无地裂缝、台阶、塌陷坑表5.2.3-3　按顶板岩性及松散层厚度确定浅层采空区场地稳定性等级稳定等级　顶板岩性　松散层厚度h不稳定　无坚硬岩层分布或为薄层或软硬岩层互层状分布　h≤5m基本稳定　有厚层状坚硬岩层分布，且5.0m＜层厚＜15.0m　5m＜h≤30m稳定　有厚层状坚硬岩层分布，且层厚≥15.0m　h＞30m5.2.4　地表移动变形判别法应符合下列规定：1　地表移动变形值宜以场地实际监测结果为判别依据，有成熟经验的地区也可采用经现场核实与验证后的地表变形预测结果作为判别依据。2　地表移动变形值确定场地稳定性等级评价标准，宜以地面下沉速度及下沉值为主要指标，并应结合其它参数按表5.2.4综合判别。表5.2.4按地表剩余移动变形值确定场地稳定性等级稳定状态　下沉速率Vw（mm/d）及下沉值（mm）　地表剩余移动变形值　　剩余倾斜值△i(mm/m)　剩余曲率值△K(×10-3/m)　剩余水平变形值△ε(mm/m)稳定　Vw＜1.0，且连续6个月累计下沉值＜30　△i＜3　△K＜0.2　△ε＜2基本稳定　Vw＜1.0，但连续6个月累计下沉值≥30　3≤△i＜10　0.2≤△K＜0.6　2≤△ε＜6不稳定　Vw≥1.0　△i≥10　△K≥0.6　△ε≥65.2.5　煤矿采空区下列地段场地，宜划分为不稳定地段：1　采空区垮落时，地表出现塌陷坑、台阶状裂缝等非连续变形的地段；2　特厚煤层和倾角大于55°的厚煤层浅埋及露头地段；3　由于地表移动和变形引起边坡失稳、山崖崩塌及坡脚隆起地段；4　非充分采动顶板垮落不充分、采深小于150m，且存在大量抽取地下水的地段。5.3　变电站建设适宜性评价5.3.1　煤矿采空区场地变电站工程建设适宜性等级应根据采空区场地稳定性、采空区与拟建变电站工程的相互影响程度、拟采取的抗采动影响技术措施的难易程度及其工程造价等进行综合评价，可采用定性和定量相结合的评价方法按表5.3.1规定划分为适宜、基本适宜和适宜性差三个等级。表5.3.1　采空区场地变电站工程建设适宜性评价分级适宜性等级　分级说明适　宜　采空区垮落断裂带密实，对拟建变电站工程建设影响小；变电站建设对采空区稳定性影响小；采取一般工程防护措施（限于规划、建筑、结构措施）基本适宜　采空区垮落断裂带基本密实，对拟建变电站工程建设影响中等；变电站建设对采空区稳定性影响中等；采取规划、建筑、结构、地基处理等措施可以控制采空区剩余变形对拟建变电站影响，或虽需进行采空区地基处理，但处理难度小且造价低适宜性差　采空区垮落不充分，存在地面发生非连续变形的可能，变电站工程建设对采空区稳定性影响大或者采空区剩余变形对拟建变电站工程的影响大，需规划、建筑、结构、采空区治理和地基处理等的综合设计，但处理难度大且造价高5.3.2　煤矿采空区对变电站工程建设的影响程度，应根据采空区场地稳定性、地表变形特征及发展趋势、地表移动变形值、采深或采深采厚比、垮落断裂带的密实状态、活化影响因素等，宜采用工程类比法、采空区特征判别法、地表剩余移动变形判别法等方法综合评价，并可按表5.3.2-1~表5.3.2-4的规定进行划分。表5.3.2-1　按场地稳定性定性分析采空区对变电站工程的影响程度采空区场地稳定性等级　影响程度稳定　小～中等基本稳定　中等不稳定　中等～大表5.3.2-2　采用工程类比法定性分析采空区对工程的影响程度影响程度　类比工程或场地的特征大　地面、建（构）筑物开裂、塌陷，且处于发展、活跃阶段。中等　地面、建（构）筑物开裂、塌陷，但已经稳定6个月以上且不再发展。小　地面、建（构）筑物无开裂；或有开裂、塌陷，但已经稳定2年以上且不再发展。邻近同类型采空区场地有类似工程的成功经验。表5.3.2-3　根据采空区特征及活化影响因素定性分析采空区对工程的影响程度影响程度　采空区特征　活化影响因素　采空区采深H(m)或采深采厚比H/M　采空区的密实状态　地表变形特征及发展趋势　大　浅层采空区　存在空洞，钻探过程中出现掉钻、孔口串风　正在发生不连续变形；或现阶段相对稳定，但存在发生不连续变形的可能性大　活化的可能性大，影响强烈中等　中深层采空区　基本密实，钻探过程中采空区部位大量漏水　现阶段相对稳定，但存在发生不连续变形的可能　活化的可能性中等，影响一般小　深层采空区　密实，钻探过程中不漏水、微量漏水但返水或间断返水　不再发生不连续变形　活化的可能性小，影响小表5.3.2-4　根据采空区地表剩余移动变形值确定采空区对工程的影响程度影响程度　地表剩余移动变形值　剩余下沉值△W（mm）　剩余倾斜值△i（mm/m）　剩余水平变形值△ε（mm/m）　剩余曲率值△K（×10-3/m）大　△W≥200　△i≥10　△ε≥6　△K≥0.6中等　100≤△W＜200　3≤△i＜10　2≤△ε＜6　0.2≤△K＜0.6小　△W＜100　△i＜3　△ε＜2　△K＜0.25.3.3　拟建变电站工程对采空区站址场地稳定性的影响程度，可根据变电站建（构）筑物和设备荷载及影响深度等，采用荷载临界影响深度判别法、附加应力分析法、数值分析法等方法按表5.3.3进行划分。荷载作用下巷道顶板临界深度和附加应力影响深度可分别按本标准5.3.4条和5.3.5条规定计算确定。表5.3.3　根据荷载临界影响深度定量评价变电站建设对采空区稳定性影响程度影响程度　评价因素及指标　荷载临界影响深度HD和采空区深度H　附加应力影响深度Hα和垮落断裂带深度Hlf大　H≤HD　Hlf≤Hα中等　HD＜H≤1.5HD　Hα＜Hlf≤2.0Hα小　H＞1.5HD　Hlf＞2.0Hα注：1采空区深度H，指采空区（巷道）埋藏深度，对于条带式开采和穿巷开采指垮落拱顶的埋藏深度；2垮落断裂带深度Hlf指采空区垮落断裂带的埋藏深度，Hlf＝采空区采深H－垮落带高度Hk－断裂带高度Hd，宜通过钻探及其岩芯描述并辅以测井资料确定；当无实测资料时，也可根据采厚、覆岩性质及岩层倾角等按本标准附录B计算确定。5.3.4　采空区巷道顶板荷载临界影响深度HD，可采用下列经验公式计算确定：　　　　　　（5.3.4）式中：　B　——　巷道宽度，m；　γ　——　顶板以上岩层的平均重度，kN/m3；　φ　——　顶板以上岩层的内摩擦角（°），可由岩样剪切试验求得；　p0　——　基底平均压力标准值，kPa。5.3.5附加应力影响深度Hα应根据基础底面以下平均附加应力或基础中心点的附加应力σz与天然地基自重应力σc之间相互关系确定，宜取地基中附加应力σz＝0.05σc的深度作为附加应力影响深度。地基附加应力σz计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定执行。6　地基与基础设计6.1　一般规定6.1.1　采空区变电站地基基础应具备将上部建（构）筑物结构及设备荷载传递给地基的承载力和刚度，且地基基础沉降变形不得影响变电站工程建（构）筑物结构及设备的安全和正常使用。6.1.2　采空区变电站地基基础设计，除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的相关规定外，还应进行下列工作：1　分析评价采空区覆岩和顶板的稳定性及其对变电站建（构）筑物和设备地基的影响；2　分析评价采空区的变形趋势及其对变电站建（构）筑物和设备地基基础变形的影响。3　变电站建（构）筑物和设备地基稳定性，应根据场地稳定性、采空区覆岩垮落状况、变电站工程建设与采空区稳定性的相互影响程度、地基基础设计等级等综合评价。6.1.3　采空区变电站建（构）筑物的荷载及荷载效应组合，应按电力行业标准《变电站建筑结构设计技术规程》DL/T5457的规定进行确定。6.1.4　采空区拟建变电站建（构）筑物和设备及其基础的平面布置，应符合下列规定：1　配电装置楼（室）、大型变电构架等重要建（构）筑物应选择在地表变形小、变形均匀的连续变形区内布置，且长轴方向宜平行于地表下沉等值线或与煤层走向（倾向）一致或以较小夹角与其斜交；2　GIS设备组合电器、主变压器、高压电抗器、电容器等大型设备基础，当采用天然地基时应布置在土质均匀的可靠地基上。6.1.5　采空区变电站建（构）筑物及设备基础沉降变形计算前，可根据矿区已有实测资料确定采空区地表最大移动变形与参数，也可基于概率积分法并根据煤层顶板覆岩性质，按本标准附录A计算确定采空区地表最大移动变形与参数。6.1.6　采空区变电站设备与基础间宜采用地脚螺栓连接，并可适当增加地脚螺栓外露丝扣长度。同时，在地表压缩变形区内宜采取挖掘变形补偿沟和缓冲沟措施。6.2　地基处理6.2.1　采空区变电站基础设计前，应根据煤矿采空区地质条件、环境条件以及变电站建（构）筑物及设备基础特点进行场地处理。6.2.2　采空区变电站地基处理方案确定时，应考虑变电站建（构）筑物结构及设备与基础、地基和采空区之间的协同作用，进行地基处理方案的技术经济比较，并同时按变电站工程整体要求采取建筑措施、结构措施和地基基础措施。6.2.3　采空区变电站地基处理方法，应根据采空区变电站结构类型、荷载大小，结合采空区地表土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑的影响等因素因地制宜进行综合分析，可采用换填垫层法、压实地基法，夯实地基法，也可采用复合地基方案。6.2.4　采空区变电站地基处理设计，应符合现行国家标准《煤矿采空区建（构）筑物地基处理技术规范》GB51180和建筑行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79的有关规定。6.3　基础设计6.3.1　煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础应尽可能浅埋，基础结构的刚度和强度应满足抵抗地表水平变形影响及承受地基不均匀沉降所产生附加内力的要求。6.3.2　煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础选型设计可按下列规定进行：1　配电装置楼（室）、大型变电构架等重要建（构）筑物基础宜采用现浇钢筋混凝土平板式筏基或梁板式筏基型式；2　GIS设备组合电器、主变压器、高压电抗器、电容器等大型设备基础宜采用现浇钢筋混凝土平板式筏基型式；3　其他设备构（支）架宜采用混凝土刚性基础或钢筋混凝土扩展基础，基础之间可设置钢筋混凝土连系梁。4　电缆沟侧壁宜采用钢筋混凝土结构，盖板宜采用双面配筋混凝土结构。6.3.3　采空区变电站建（构）筑物及设备基础稳定计算，应符合现行电力行业标准《变电站建筑结构设计技术规程》DL/T5457的规定要求。6.3.4　煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础的地基变形验算，应分析评价采空区剩余变形的影响。变电站站址区域地表剩余移动变形值计算，可按本规范附录C规定执行。6.3.5　煤矿采空区变电站建设后的基础沉降变形，应由下列两部分组成：1　采空区地表的剩余变形；2　采空区覆盖层地基在变电站工程荷载作用下的压缩变形，可根据地基内的应力分布及本规范第5.3.5条计算确定的荷载影响深度，按照国家标准GB50007《建筑地基基础设计规范》计算确定。6.3.6　煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础的变形应满足其上部电气设备正常安全运行要求，且不宜大于表6.3.6的规定值。表6.3.6　采空区变电站建（构）筑物及设备基础变形控制值设备名称　沉降量(mm)　沉降差(倾斜)GIS等气、油管道连接设备　200　0.002L主变压器　—　0.003L刚接构架　150　0.003L铰接构架　200　—支持式硬母线及隔离开关支架基础　—　0.002L注：1　L为基础对应方向的长度；2　本表所列控制值仅是一般情况，当设备有特别注明的要求时，应执行其所规定的标准。6.3.7　采空区变电站地基稳定性及覆岩失稳“活化”风险评价，可采用图6.3.7所示计算模型，并按下列规定执行：1　根据煤层顶板覆岩垮落断裂带高度、变电站工程荷载影响深度并考虑安全保护厚度，按下式计算确定深度H0：　　H0=Ha+Hk+Hd+Hs　　　　　　　（6.3.7）式中：Ha——荷载附加应力影响深度，m，可按本标准第5.3.5条计算确定；Hk——垮落带高度，m；Hd——断裂带高度，m；Hs——安全保护层厚度，m。一般可取Hs=(1.0～1.5)Ha。2　根据煤层开采深度H和计算深度H0之间关系，可将采空区变电站地基稳定性评价结果及相应采空区覆岩“活化”风险大小划分为下列三种情形：1）当H＞H0时，地基稳定，无失稳“活化”风险；2）当H=H0时，地基稳定性处于临界状态，失稳“活化”风险小；3）当H＜H0时，地基不稳定，覆岩失稳“活化”风险大。图6.3.7　采空区变电站地基稳定性及覆岩失稳“活化”风险评价模型7　变形监测7.0.1　采空区变电站地基基础变形监测点布置、测量精度、基准点设置应符合现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察》GB51044、《工程测量标准》GB50026以及行业标准《建筑变形测量规范》JGJ8的有关规定。7.0.2　采空区变电站建（构）筑物和设备基础及地表变形监测前，应编制监测大纲。7.0.3　采空区变电站地基基础沉降监点布置方案，应考虑采空区变电站工程地质情况及其结构特点，并符合变电站建（构）筑物和设备基础及地基变形特征。7.0.4　采空区变电站地基基础变形监测频率，可按下列规定执行：1　采空区场地处理、地基处理施工期间以及变电站建(构)筑物建设和设备安装施工期间，地面变形可每半月观测1次；2　变电站工程建设竣工后,宜采用智能化实时监测装置与技术开展长期变形监测。当不具备条件时，经论证后也可采用人工方法每半月观测一次。当地表水平变形达到场地变形允许值时,可每月观测1次。当半年的地表下沉量小于10mm时，可每年观测1次。7.0.5　采空区变电站地基基础变形长期监测宜采用静力水准观测方法。具备条件时，宜优先采用自动化监测。附录A　基于概率积分法的采空区地表移动变形计算及参数取值A.1　充分采动条件下采空区地表最大移动变形值计算方法A.1.1　采空区地表最大沉降变形量，可按照下列公式计算确定：　　　　　　　（A.1.1）式中：　Wcm　——　充分采动条件下,采空区地表最大沉降变形，mm；　q　——　下沉系数；　M　——　煤层厚度，mm；　α　——　煤层倾角，°；A.1.2　采空区地表最大水平移动值，可按照下列公式计算确定：　　　　　　　　（A.1.2）式中：　Ucm　——　充分采动条件下采空区地表最大水平移动值，mm；　b　——　水平移动系数。A.1.3　采空区地表最大倾斜值，可按照下列公式计算确定：　　　　　　　　（A.1.3－1）　　　　　　　（A.1.3－2）式中：　icm　——　充分采动条件下采空区地表最大倾斜值，mm/m；　r　——　影响半径，m；　H　——　开采深度，m；　tanβ　——　主要影响角正切；　α　——　煤层倾角，°；A.1.4　地表最大曲率值，可按照下列公式计算确定：　　　　　　　（A.1.4）式中：　kcm　——　充分采动条件下采空区地表最大曲率值，10-3/m；A.1.5　充分采动条件下地表最大水平变形值，可按照下列公式计算确定：　　　　　　　　（A.1.5）式中：　εcm　——　充分采动条件下采空区地表最大水平变形值，mm/m。A.2　地表移动变形计算参数A.2.1　根据煤层覆岩岩性综合评价系数求取地表移动变形计算参数时，可按下列规定执行：1　煤层覆岩岩性综合评价系数，可根据覆岩分层评价系数按下列公式计算确定：　　　　　　　（A.2.1-1）式中：　P　——　煤层覆岩岩性综合评价系数；　mi　——　第i层覆岩法向厚度，m；　Qi　——　第i层覆岩评价系数，可根据覆岩单轴抗压强度按表A.2.1-1取值。表A.2.1-1　覆岩分层评价系数覆岩单轴抗压强度(MPa)　代表性岩石　初次采动Q0　重复采动　　　Q1　Q2≥90　很硬的砂岩、石灰岩、黏土页岩、石英矿脉；很硬的铁矿石、致密花岗岩、角闪岩、辉绿岩　0.0　0.0　0.180　硬的石灰岩、硬砂岩、硬大理石，不硬的花岗岩　0.0　0.1　0.470　　0.05　0.2　0.560　　0.1　0.3　0.650　较硬的石灰岩、砂岩和大理岩普通砂岩、铁矿石硬质页岩、片状砂岩硬黏土质页岩、不硬的砂岩和石灰岩、软砾岩　0.2　0.45　0.740　　0.4　0.7　0.9530　　0.6　0.8　1.020　　0.8　0.9　1.0＞10　　0.9　1.0　1.1≤10　各种页岩（不坚硬的）、致密泥灰岩软页岩、很软石灰岩、无烟煤、普通泥灰岩破碎页岩、烟煤、硬表土—砾质土壤、致密黏土软砂质土、黄土、腐殖土、松散砂层　1.0　1.1　1.12　根据煤层覆岩岩性综合评价系数，按下列公式计算下沉系数q值：　　　　　　　（A.2.1-2）3　根据煤层覆岩岩性综合评价系数和岩性影响系数，按下列公式计算确定主要影响角正切tanβ值：　　　　（A.2.1-3）式中：　QR　——　岩性影响系数，可根据煤层覆岩岩性综合评价系数按表A.2.1-2取值。表A.2.1-2　煤层覆岩岩性综合评价系数与岩性影响系数的对应关系表覆岩单轴抗压强度（MPa）fr≥60MPa　30MPa≤fr＜60MPa　fr＜30MPaP　QR　P　QR　P　QR0　0.76　0.30　1.26　0.70　2.000.03　0.82　0.35　1.35　0.75　2.100.07　0.88　0.40　1.45　0.80　2.200.11　0.95　0.45　1.54　0.85　2.300.15　1.01　0.50　1.64　0.90　2.400.19　1.08　0.55　1.73　0.95　2.500.23　1.14　0.60　1.82　1.00　2.600.27　1.20　0.65　1.91　1.05　2.700.3　1.25　0.70　2.00　1.10　2.804　开采煤层倾斜角确定水平移动系数时，其水平移动系数bc按下列公式计算：　　　　　　　（A.2.1-4）式中：　bc　——　倾斜煤层水平移动系数；　b　——　水平煤层水平移动系数，一般取b=0.3；　α　——　煤层倾角，°；A.2.2　对无实测资料矿区，可根据覆岩岩性条件，参考表A.2.2选取地表移动变形计算参数。表A.2.2煤层覆岩岩性条件与地表移动变形计算参数相关关系表覆岩单轴抗压强度（MPa）　参数值　矿区（矿）fr≥60　q=0.27~0.54b=0.2~0.3tanβ=1.2~1.91　山西的大同，辽宁的北票（局部）、南票，黑龙江省的鹤岗，吉林的通化、鸡西（局部）、双鸭山矿区的局部，四川的南桐矿区局部，内蒙古包头矿区局部30≤fr＜60　q=0.55~0.85b=0.2~0.3tanβ=1.92~2.40　山西的阳泉、西山、潞安、晋城、汾西和霍县.河北的峰峰、开滦，山东的枣庄、新纹，河南的焦作、平顶山、鹤壁、郑州，吉林的蛟河、辽源、舒兰，辽宁的沈阳、阜新、北票、南票、铁法，黑龙江的双鸭山、鹤岗（北部）、鸡西、七台河，江苏的徐州、大屯，安徽的淮南.四川的南桐、广旺，湖南的涟邵fr＜30　q=0.86~l.00b=0.2~0.3tanβ=2.41~3.54　抚顺、淮北、理春、黄县、大雁矿区.淮南、辽源、开滦、徐州、北票、大屯、焦作等矿区局部以及鹤岗和南桐矿区的个别矿附录B　采动区垮落带和断裂带计算B.0.1　缓倾斜（0～35°）和倾斜（36°～54°）煤层采空区垮落带高度可根据煤层顶板覆岩岩性，按下列规定计算确定：1　当煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层且采后可形成悬顶时，其下方垮落带最大高度按下式计算：　　　　　　　（B.0.1-1）式中：　Hk　——　采空区垮落带，m；　M　——　煤层厚度，m；　K　——　跨落岩石的碎胀系数；　α　——　煤层倾角，°；2　当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时，开采单一矿层的垮落带最大高度，按下式计算：　　　　　　　（B.0.1-2）式中：　W　——　跨落过程中顶板的下沉值，m；3　当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时，厚层矿分层开采的垮落带最大高度可按表B.0.1-1中的公式计算确定。表B.0.1-1　厚层矿分层开采的垮落带最大高度计算公式覆岩坚硬程度（饱和单轴抗压强度，fr）　代表性岩石　计算公式(m)坚硬（40MPa≤fr＜80MPa）　石英砂岩、石灰岩、砾岩　中硬（20MPa≤fr＜40MPa）　砂岩、泥质灰岩、砂质页岩、页岩　软弱（10MPa≤fr＜20MPa）　泥岩，泥质砂岩　极软弱（fr＜10MPa）　铝土岩、风化泥岩、黏土、砂质黏土　注：1、为累计采厚，m；2、公式应用范围：单层采厚1m～3m，累计采厚不超过15m；3、计算公式中“±”项为中误差。4　当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱岩层或其互层时，厚煤层放顶煤开采的垮落带最大高度可按表B.0.1-2公式计算确定。表B.0.1-2　厚煤层放顶煤开采的垮落带最大高度计算公式覆岩坚硬程度（饱和单轴抗压强度，fr）　代表性岩石　计算公式(m)坚硬（40MPa≤fr＜80MPa）　石英砂岩、石灰岩、砂质页岩、砾岩　中硬（20MPa≤fr＜40MPa）　砂岩、泥质灰岩、砂质页岩、页岩　软弱（10MPa≤fr＜20MPa）　泥岩，泥质砂岩　注：1、M为采厚，m；2、公式应用范围，煤层采厚3m～10.0m。B.0.2　对于缓倾斜（0～35°）和倾斜（36°～54°）煤层，当煤层覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，厚煤层分层开采的断裂带最大高度可选用表表B.0.2中公式之1进行计算。采厚小于或等于3m的单一煤层开采的断裂带最大高度可按表B.0.2中公式之2进行计算。表B.0.2　厚层矿分层开采的断裂带最大高度计算公式覆岩坚硬程度（饱和单轴抗压强度，fr）　代表性岩石　计算公式之1(m)　计算公式之2(m)坚硬（40MPa≤fr＜80MPa）　石英砂岩、石灰岩、砂质页岩、砾岩　　中硬（20MPa≤fr＜40MPa）　砂岩、泥质灰岩、砂质页岩、页岩　　软弱（10MPa≤fr＜20MPa）　泥岩，泥质砂岩　　极软弱（fr＜10MPa）　铝土岩、风化泥岩、黏土、砂质黏土　　/注：1、为累计采厚，m；2、公式应用范围：单层采厚1m～3m，累计采厚不超过15m；3、计算公式中“±”项为中误差。B.0.3　对于急倾斜（α≥55°）煤层，煤层顶、底板为坚硬、中硬、软弱岩层，采用垮落法开采时，垮落带及断裂带高度计算可按表B.0.3中的公式计算。表B.0.3　急倾斜矿层开采垮落带和断裂带最大高度计算公式覆岩坚硬程度（饱和单轴抗压强度，fr）　垮落带高度(m)　断裂带高度(m)坚硬（40MPa≤fr＜80MPa）　Hk=(0.5～1.0)Hd　中硬、软弱（fr＜40MPa）　Hk=(0.5～1.0)Hd　注：1、hc为矿层开采阶段垂高；2、Hd为断裂带最大高度。3、计算公式中“±”项为中误差。附录C　采区地表剩余移动变形计算C.0.1　变电站站址区域地表剩余移动变形值计算，可按下列规定执行：1　地表剩余移动变形值可通过该开采条件下引起的地表移动变形预计值扣除已发生的地表移动变形值确定；2　已发生的地表移动变形值宜按现状地形与原始地形的差值确定，也可基于本标准附录A计算确定采空区地表最大移动变形与参数，确定剩余变形下沉系数，基于概率积分法进行地表剩余移动变形计算。地表剩余变形下沉系数，可按下列公式计算：　　　　　　（C.0.1-1）式中：　——　地表剩余变形下沉系数；　q　——　下沉系数；　k　——　地表剩余变形计算调整系数，一般取0.5～1.0；　t　——　终采时间，年。3　基于幂指数Knothe时间函数模型的采空区地表剩余变形，可按下列公式进行计算：　　　　　　　（C.0.1-2）　　　　　　　（C.0.1-3）式中：　s1　——　采空区地表的剩余沉降变形，mm；　Wcm　——　采空区地表最大沉降变形，mm；　W(t)　——　采动影响时间t时刻采空区地表已产生的沉降变形，mm；　δ　——　剩余沉降率，%；　t　——　距离开采结束的时间，年；　c　——　地表移动过程时间影响系数，1/年，可按本标准C.0.2条计算；　k0　——　幂指数常数。4　具备条件时，也可利用合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）等技术，提取不同时间段内变电站区域D-InSAR图像，分析变电站区域的地表累计变形及逐年沉降量变化规律，并融合D-InSAR与幂指数Knothe时间函数模型对变电站区域采空区地表剩余变形进行预测计算。C.0.2　Knothe时间函数模型的地表移动过程时间影响系数，可按下列公式计算：　　　　　　　　　（C.0.2-1）当无覆盖层/地表表土层厚度（h＜10m）时：　　　　　　　　　（C.0.2-2）当覆盖层较厚（h≥10m）时：　　　　　　　（C.0.2-3）式中：　p　——　上覆岩层岩性参数；　H　——　开采深度，m；　γ　——　上覆岩层平均重度，MN/m3；　E　——　平均弹性模量，MPa；　h　——　地表表土层厚度，m；　μ　——　上覆岩层平均泊松比；　ft　——　上覆岩层平均抗拉强度，MPa。本标准用词说明1　为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：1）表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的：采用“可”。2　条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。引用标准名录1　《工程勘察通用规范》GB550172　《建筑与市政地基基础通用规范》GB550033　《混凝土结构通用规范》GB550084　《建筑地基基础设计规范》GB500075　《岩土工程勘察规范》GB500216　《工程测量标准》GB500267　《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB510448　《煤矿采空区建（构）筑物地基处理技术规范》GB511809　《电力工程地基处理技术规程》DL/T502410　《变电站布置设计技术规程》DL/T505611　《变电站岩土工程勘测技术规程》DL/T517012　《变电站建筑结构设计技术规程》DL/T545713　《建筑桩基技术规范》JGJ9414　《建筑变形测量规范》JGJ815　《高层建筑筏形和箱型基础设计规范》JGJ616　《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》安监总煤装[2017]66号河南省工程勘察设计行业协会团体标准煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准T/HNKCSJXXX—20XX条　文　说　明制　订　说　明河南省工程勘察设计行业协会于xxxx年xx月xx日发布了《煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准》T/HNKCSJXXX—20XX。本标准编制过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，系统收集、整理和分析了近年来我省煤矿采空区变电站建设实践经验，开展了专题科研工作，通过调研、立项、分工编写，讨论、技术论证会等形成初稿，在广泛征求意见并经国内和省内地基基础、勘察、设计、施工、监测行业专家审查后修改编辑而成。本标准的主要内容：1　总则；2　术语和符号；3　基本规定；4　岩土工程勘察；5　场地评价；6　地基与基础设计；7　变形监测；8　附录A～附录C。本标准编制主要遵循原则：（1）本标准编制工作立足于采空区变电站工程设计实践，以现行采空区岩土工程勘察和地基处理以及电力行业变电站工程建设的有关规范、标准为参考，体现先进性、创新性，并充分贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，执行国家的有关法律、法规、标准和规范，达到安全可靠、经济合理、资源节约、环境友好的目标。（2）对采空区变电站工程岩土工程勘察、场地评价、地基与基础设计、变形监测相关工作工程实践及成果进行了全面系统的梳理、协调和融合，充分做好相关技术之间的协调统一。（3）本标准编写过程充分总结和分析了我国采空区变电站工程建设科研、设计和监测等方面的成果与经验，将先进、合理、可靠的技术成果吸纳入本标准的相关章节，实现技术方案的经济性、合理性和先进性。为方便使用本标准时能正确理解和执行条文规定，《煤矿采空区变电站地基基础勘察设计标准》编制组按章、节、条的顺序编制了本标准的条文说明，对条文说明的目的、依据以及执行中需注意的有关事项等进行了说明和解释。但本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。目　次1　总　则　392　术语和符号　412.1　术　　语　412.2　符　　号　423　基本规定　434　岩土工程勘察　454.1　一般规定　454.2　勘察阶段及工作　454.3　调查与测绘　464.4　物探与钻探　474.5　取样与测试　485　场地评价　495.1　一般规定　495.2　采空区场地稳定性评价　495.3　变电站工程建设适宜性评价　506　地基与基础设计　546.1　一般规定　556.2　地基处理　556.3　基础设计　567　变形监测　58附录C　采区地表剩余移动变形计算　621　总　则1.0.1　本条文明确了本标准的制定目的。煤炭资源作为我国主体能源，在我国能源消费中比例已接近或超过70%。当前，我国煤炭资源开采主要还是采用井工方式，占比达96%左右，这种开采方式会造成地下开采空间围岩失稳而产生位移、开裂、破碎跨落，导致上覆岩层整体下沉、弯曲并引起地表变形和破坏，进而形成大规模采空区和大面积地表沉陷。以河南省平顶山地区为例，煤炭开采所形成的采空区及其产生的地表沉陷面积约为198.07km2，各矿区地表沉降2.9m～14.7m，平均沉降6.76m。为保障这些地区人民生产生活，特别是近些年矿区老城改造和城镇化建设发展对用电需求不断增加，提升煤矿采动影响区电网工程建设水平已显得日益迫切，变电站则是煤矿采空区电网的核心电力设施。制定本标准的主要目的是为在河南省煤矿采空区变电站地基基础勘察设计中贯彻落实国家技术经济政策，实现煤矿采空区变电站地基基础勘察设计符合安全可靠、技术先进、经济合理、资源节约、环境友好的建设目标。1.0.2　本条文明确了标准的适用范围。变电站是电网建设的重要组成部分，然而我国现行变电站设计有关的电力行业标准DL/T5056—2007《变电所布置设计技术规程》、DL/T5218—2012《220kV～750kV变电站设计技术规程》、DL/T5496—2015《220kV～500kV户内变电站设计规程》和DL/T5216—2017《35kV～220kV城市地下变电站设计规程》都明确规定了变电站站址选择应该避开矿产采空区。当前，变电站工程建设面临采空区地质灾害地段的现实情况，与现行标准中变电站站址选择必须避开矿产采空区之规定间的矛盾已日益突出，采空区电网工程建设带来了巨大挑战，具体表现为两个方面：一是，老采空区建设变电站落地困难。以河南省为例，目前在平顶山、焦作、商丘等地区，受行业标准中变电站站址选择应该避开矿产采空区的限制，这些地方长期存在站址选择和落地难的问题，已经难以满足日益增加的电力负荷快速增长的需求。二是，已有老采空区变电站建设存在无标准风险问题。针对上述难题和挑战，本标准编制组开展了煤矿老采动影响区现状及老采空区建（构）筑物建设运行情况调研，系统总结了平顶山地区已建永安（朝川）110kV变电采空区建设及运行经验，同时结合煤矿采空区110kV迎宾变电站、110kV赵庄变电站和110kV凌云变电站建设需求，开展了煤矿采空区地表残余变形预测、采空区变电站建（筑）物和设备基础灾害形式与致灾机理、采空区变电站建筑物和设备基础灾害监测预警技术、煤矿采空区变电站工程建设风险预控等专题研究，形成了煤矿采空区变电站地基基础勘察设计及煤矿采空区变电站地基基础沉降灾害风险预控技术。结合目前已有煤矿采空区变电站工程建设实践，本条文明确本标准的适用范围为煤矿老采空区35kV～110kV变电站新建工程的地基基础勘察设计。对其他电压等级的煤矿采空区变电站地基基础勘察设计，也可参考本标准结合具体工程特点作专项设计，并应进行相应评审，确保设计安全。1.0.3～1.0.4　深化采空区地质条件对变电站工程建设影响规律及其安全稳定性演化特征研究，提升煤矿采空区变电站地基基础勘察设计水平，仍将是我国变电站建设技术进步以及采空区变电站建设工程风险预控的重要发展方向。总体上看，积极鼓励采用新理论、新材料或新结构型式，但宜经过理论和试验验证。此外，煤矿采空区变电站地基基础勘察设计及煤矿采空区变电站地基基础沉降灾害风险预控是一门综合性和交叉性强的工程技术，本标准难以全面反映工程建设的诸方面。因此，煤矿采空区变电站地基基础勘察设计除遵守本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2　术语和符号2.1　术　　语2.1.1～2.1.6　基于煤矿采空区地表变形机制及沉降特征阶段，规定了本标准适用采空区的情形。1　如图1所示，地下煤层开采后，煤层上顶板覆岩土层原始平衡状态被打破，煤层顶板围岩将失稳并产生位移、开裂、破碎垮落，并依次形成垮落带、断裂带和弯曲带。垮落带岩层被断裂成块状，岩块间存在较大孔隙和裂缝，形成欠压密区和压密区。断裂带岩层受采动影响和重力作用而形成竖向与层间裂隙，岩体内部结构遭到破坏而产生断裂、离层和裂缝等。弯曲带岩层基本呈整体下沉，岩体结构破坏程度轻微，但软硬岩层间也可能形成暂时离层。图1　煤矿采空区上覆岩土层分布与变形特征图1中垮落带和断裂带岩体压密和下沉变形将进一步引起上覆弯曲带岩层及覆土层整体弯曲、下沉，进而导致地表发生移动和变形，最终在地表形成比采空区范围要大得多的地表移动盆地（采动影响塌陷区），移动盆地内不同位置的下沉、水平变形、倾斜和水平移动将导致地表开裂与沉陷等。如图2所示，煤炭开采引起地表沉降变形可分为初始期（从地表下沉量为10mm开始至下沉速率1.67mm/d）、活跃期（下沉速率大于1.67mm/d）和衰退期（下沉速率小于1.67mm/d且当连续6个月的地表累计下沉≤30mm）三个阶段，这三个阶段也统称为过程地表移动期。随后采空区地表变形进入残余下沉期，在该阶段垮落带破碎岩石、断裂带掩体裂隙在上覆岩层载荷持续作用下进一步逐步压实压密，从而引起地表的缓慢下沉，煤矿采空区地表变形进入残余下沉期。总体上看，地下煤层大面积开采结束以后，采动影响塌陷区地表残余变形将持续相当长的一段时间。图2　煤炭开采引起地表沉降变形过程2　变电站作为电网重要组成部分，其安全稳定性要求高，工程服务年限长，对地基稳定性和变形控制要求严格。采空区上覆岩土层失稳以及长时间的地表残余变形，会影响变电站建（构）筑物及其电气设备长期安全稳定运行。图2中为衰退期结束之后地表的残余变形量wc对变电站工程建设影响较大。鉴于此，本标准仅适用进入终采后残余下沉期的煤矿老采空区。2.2　符　　号本标准所用的字母符号主要涵盖作用与作用效应、抗力和材料性能、几何参数、计算系数等方面。3　基本规定3.0.1　煤矿采空区属于隐蔽强、复杂程度高、地表变形范围大、容易引发地质灾害的不良地质场地。采空区地表的不均匀下沉和水平变形、垮塌等灾害都将给变电站工程建设及运营带来了一定的安全隐患。同时，考虑到电网是关系能源安全和国家安全的重要基础性设施，变电站是电网的重要组成部分。为保障煤矿采空区人民生产生活，特别是近些年矿区老城改造和城镇化建设发展对用电需求不断增加，提升煤矿采动影响区电网安全建设和运行水平，已显得日益迫切，而变电站将是煤矿采空区电网的核心电力设施。鉴于此，本条文对煤矿采空区变电站地基基础设计及岩土工程勘察等级划分进行了规定。3.0.2　煤矿采空区覆岩塌陷及地表移动变形受地层岩性、地质构造、开采规模、开采方式等控制，宏观上虽有发育规律，但在具体场地上，其分布和形态则是复杂变化的。同时，多数情况下对煤矿老采空区而言，由于其开采终止时间较为久远，往往也缺乏采空区地表变形监测资料。此外，采空区煤炭开采的具体时间、矿层分布及其层数、厚度、深度、倾角等关键特征信息也往往不全甚至缺失，采空区场地的地质与水文条件、地层分布、岩土体性质等资料不完整，这些都给老采空区地表残余变形计算与预测带来了巨大困难。因此，本条文明确规定了煤矿采空区变电站工程应进行采空区专项调查和岩土工程专项勘察，评价变电站站址建设场地的稳定性和适宜性，并将勘察及评价结果应作为变电站工程建设中采空区场地处理、地基处理、建（构）筑物及设备基础设计的主要依据。3.0.3　本条规定了煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础方案、场地和地基处理方法确定的基本原则及要求。采空区变电站工程建设除了考虑采空区站址场地条件外，还应该充分考虑变电站建（构）筑物及设备基础的下列特点：1　数量大，基础间隔距离远，单柱基础多，地下沟道和管线全场分布；2　直荷载不大，很多要计算上拔力和倾覆稳定。沉降控制要求差别大，场地及道路荷载施工期间为最大；3　施工工期短，对工程造价控制严格，要考虑不同工序间的相互影响和配合；4　老采空区矿区老城改造和城镇化建设条件复杂，采空区变电站工程开挖和结构施工环境多变，安全施工面临的地下空间风险复杂。根据以上特点，本条文规定了变电站建(构)筑物地基基础设计的基本原则。3.0.4　本条文对采空区变电站建（构）筑物及设备基础长期变形监测进行了规定。1　通过合理布置采空区地表残余沉降观测点以及变电站重要建（构）筑物和设备基础的沉降观测点，以监测其动态沉降过程，这是确定采空区变电站灾害隐患点位置，实现变电站工程风险预控的关键。2　采用新型感知和传输技术，自动、实时、远程获取准确可靠的建（构）筑物和设备基础及其周围地基地表的沉降观测数据，搭建采空区变电站地基基础沉降监测预警平台，可对采空区变电站建（构）筑物及设备基础稳定性和变形进行智能化反演分析和可视化管理，且当数据处理结果（变形量、变形速率）达到预警值或出现异常变化时，应具备实时报警能力，这既可有效减小变电站运维人员在地质灾害预控方面的工作压力，也能确保采空区变电站建（构）筑物和设备基础的沉降风险始终可控、能控、在控。4　岩土工程勘察4.1　一般规定4.1.1～4.1.3　　根据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044以及《煤矿采空区建（构）筑物地基处理技术规范》GB51180-2016的有关内容，规定了煤矿采空区变电站岩土工程专项勘察工作所应达到的目的、工作内容以及基本的工作要求。4.2　勘察阶段及工作4.2.1　本条文依据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044，规定了煤矿采空区变电站建设岩土工程勘察工作应分阶段进行，并规定了各勘察阶段重点工作。1　可行性研究勘察阶段应对拟建场地稳定性和工程建设适宜性进行初步评价，这是可研阶段勘察的主要工作内容，以定性评价为主，不得留给下一阶段。若到初勘或详勘阶段再进行场地稳定性和变电站工程建设适宜性评价，一旦评价为不稳定或不适宜，必将造成前期投入的浪费。2　初步勘察阶段主要任务除包括常规场地初勘工作内容外，应侧重于采空区专项调查及分析计算采空区地表已完成的移动变形量及剩余移动变形量，定量分析评价场地稳定性及工程建设的适宜性，为确定变电站建（构）筑物总平面布置、采空区治理方案及地基基础类型提供初步设计依据。3　详细勘察的主要任务是为变电站地基基础设计、地基处理和采空区治理提供详细的岩土工程资料及设计、施工所需的岩土参数。对于采空区场地稳定且对工程建设影响小的场地，岩土工程详细勘察主要针对地基压缩层范围内的地基土开展勘察工作，其勘探线、点间距符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021）和其它行业规范、规程相关要求。对于稳定性差、需进行处治的采空区场地，详勘勘探线、点的布置结合采空区处治方法确定。4　煤矿采空区工程建设常因地质条件变化而发生施工安全事故，因此，变电站工程施工阶段的勘察非常重要，也是信息化施工的重要手段。4.2.2　本条文规定了可行性研究阶段勘察的调查范围不仅应包括对拟变电站场地稳定性有影响的采空区，其目的是为采空区变电站场址选择和工程建设方案设计优化提供空间。4.2.3　本条文规定了煤矿采空区变电站工程初步勘察的勘察方法。本阶段采空区专项调查的任务是查明采空区分布、开采历史、计划、开采方法、开采边界、顶板管理方法、覆岩种类及其破坏类型和基本要素、地表移动变形特征及参数等，为定量评价采空区稳定性和建设适宜性提供资料，为布置物探和钻探工作量提供依据。在煤矿采空区勘察中，采空区专项调查做好了，可起到事半功倍的效果。工程物探方法应根据场地地形地质条件、采空区埋深、分布及其与周围介质的物性差异等综合确定，并宜采用多种方法探测。物探工作量的确定应根据采空区资料的完整性及可靠性综合确定，对于资料缺乏、可靠性差的采空区场地，物探应覆盖全部拟建工程场地及可能影响的采空区范围，以查明拟建场地及邻近区域是否分布有采空异常区；对于资料丰富、可靠的采空区场地，物探可仅作为资料验证手段。工程钻探主要用于物探成果验证和采空区特征探查，勘探点的布置应根据搜集资料的完整性和可靠性及物探成果综合确定。4.2.4　煤矿采空区变电站工程详细勘察的主要任务是为地基基础设计、场地处理和地基处理方案提供详细的岩土工程资料及设计、施工所需的岩土参数。岩土工程详细勘察主要针对地基压缩层范围内的地基土开展勘察工作，其勘探线、点间距符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021相关要求。4.3　调查与测绘4.3.1　煤矿采空区场地作为变电站建设站址场地使用时，采空区稳定性评价应前置，在初步设计之前，对煤矿老采空区稳定性应做出初步评价。因此，就需要在可行性研究阶段通过对采空区煤矿开采地质环境背景调查、了解，对采空区场地的稳定性和适宜性做出评价，以避免工作滞后给后续设计工作造成被动。4.3.3～4.3.4　规定了煤矿采空区变电站工程地质调查与测绘的内容、方法及观测点布置的要求。实地测绘方法可根据采空区特征采用测线测绘法、界线追踪法、露头标绘法等方法。采用测线测绘法进行采空区的全面测绘，测线可按网格布设，间距应根据场地工程地质条件的复杂程度确定，宜为30～50m。观测点宜布置在移动盆地分区界线、地质构造线、不同地层接触线、岩性分界线、地下水的天然和人工露头、地表水体、地貌变化处及不良地质作用等分布处，并应充分利用天然和人工露头。4.4　物探与钻探4.4.1　本条文规定了煤矿采空区变电站场地的地球物理勘探工作的基本要求。1　工程物探应在资料收集、采空区专项调查、工程地质调绘的基础上，针对煤矿老采空区资料完整性及可靠性差的客观实际情况，根据地形、地质、采矿等资料选择适宜的物探方法。2　每一种物探方法都有应用条件和适用范围，不可避免存在一定局限性。为获得较好的探测效果，通常情况下，煤矿采空区变电站场地宜采用两种方法组合进行，相互验证，尽量排除其他原因引起的数据异常和多解性。4.4.2　本条文规定了煤矿采空区变电站场地的钻探工作的基本要求。1　工程钻探是煤矿老采空区勘察最直接、最可靠的方法，其最大优点可通过钻探岩（土）芯的观察和描述，直观反映岩土体的基本特性。钻探在可研阶段为辅助验证勘察手段，工作量不宜过大，（初）详勘阶段作为主要勘探方法，在拟建场地重要建筑物地段应适当加密布置。2　钻孔作为主要的验证或确认勘察手段，目的是检验所收集资料的可靠性及物探解译的准确性，通过钻探过程中的钻进速度、掉钻、卡钻及漏水等现象及岩芯描述，可直观判定覆岩破坏特征及其分布规律，初步判定采空区塌落情况。4.4.3　本条文依据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定了煤矿采空区变电站场地的钻探工作基本要求，是我国几十年煤矿采空区工程勘察经验的积累。煤矿采空区变电站场地选择钻进方法需考虑的因素包括：1　钻进方法能适应采空区钻探地层的特点；2　能保证一定精度鉴别地层，了解地下水及垮落带、断裂带和弯曲带特征；3　尽量避免或减轻对垮落带、断裂带和弯曲带特征鉴别及取样段扰动影响；4　能满足原位测试的钻探要求。采用回转方式钻进是为了尽量减少对地层的扰动，保证地层和覆岩破坏层鉴别的可靠性和取样质量。4.4.4～4.4.5　根据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044，本条文规定了煤矿采空区变电站场地钻探成果描述的要求，以及基于现场钻探过程及成果对煤矿采空区垮落带、断裂带和弯曲带进行判定的依据。4.4.6　本条文规定了煤矿采空区变电站场地物探与钻探成果应相互补充与验证，物探最终成果应根据钻探验证情况进行修正。4.5　取样与测试4.5.2　在预计的采空区拟建变电站建（构）筑物地基附加应力影响深度范围内，规定应采取I、II级土试样，是采空区覆岩（土）试样采取的基本要求。在地基附加应力影响深度以外范围，采取土试样的质量等级参照相关规定可适度放宽。4.5.3　本条文规定了拟建变电站站址采空区场地的原位测试工作的主要原则。1　原位测试是变电站站址采空区场地岩土工程勘察的一个十分重要的手段。在选择原位测试方法时，应考虑岩土性质、设备要求、测试方法的适用性等因素，并结合地区经验的积累为依据；2　各类原位测试方法及手段的适用范围、技术要求、成果整理等应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021执行；3　波速测试主要有评价岩层岩体的完整性、场地土类型及场地类别划分等，不同的测试目的应制定相应的技术方案。4.5.5　煤矿老采空区有毒、有害气体的采集应根据其特性综合选取。对于硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨气等溶水性气体可选用化学吸收采样法采集，不同的气体应采用不同的吸收药剂；对于不溶于水的甲烷、一氧化碳和氢气等可采用气袋采样法；对强腐蚀性和毒性气体采取试样前应进行充分的准备和防护，特别是对于有毒气体，采样区内的所有通风设施要保证正常状态，携带齐全合格的防毒呼吸器具，避免直接接触有害气体受到伤害。4.5.6　由于岩土试样和试验条件不能完全代表采空区变电站场地的现场实际情况，尽管老采空区覆岩变形与破坏趋于稳定，但采空区覆岩变形与破坏不可避免地具有时间效应。因此，本条文规定采空区变电站地基岩土工程评价参数值的选取，应考虑采空区影响的时效性，并根据室内试验和原位测试成果等综合确定。5　场地评价5.1　一般规定5.1.1　本条文规定了采空区变电站工程场地评价的基本内容、基本要求和方法。采空区场地稳定性是变电站工程安全建设和运行先决条件，应首先评价。在此基础上，根据拟建建（构）筑物的工程条件，分析采空区剩余变形对拟建工程及工程建设活动对采空区稳定性的影响程度，综合评价采空区变电站工程建设的适宜性和地基稳定性，场地评价工作应符合现行国家标准GB51044《煤矿采空区岩土工程勘察规范》的有关规定。具备条件时，也可结合数值模拟方法进行综合评价。5.1.2　本条根据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定，针对不同采空区类型、顶板管理方式等，给出了采空区场地稳定性及采空区对拟建变电站工程的影响程度的评价因素。5.2　采空区场地稳定性评价5.2.1　本条文参考《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定，给出了煤矿采空区变电站场地稳定性评价需要考虑的主要因素以及稳定性评价的三个等级。5.2.2　本条文参考《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定，给出了适用于采空区变电站工程不同勘察阶段2种评价方法。在实际采空区变电站工程建设时，应根据采空区勘察资料，选择合理的评价方法。1　在可行性研究勘察阶段，受勘察手段及资料所限，难以取得全面的勘察资料，因此应综合分析采空区类型、开采条件、终采时间、地表移动变形特征、顶板岩性及覆盖土层厚度等因素，可采用开采条件判别法对采空区场地稳定性进行初步评价。2　初步勘察阶段应在可研阶段初判的基础上，根据本阶段所取得的物探、钻探及地表移动变形监测成果等基础资料，并结合采空区类型及特点，预估采空区地表剩余变形量，并应结合地表移动变形观测资料，综合采用开采条件判别法和地表移动变形判别法，对场地稳定性进行定性与定量评价。3　详细勘察阶段应根据可行性研究勘察和初步勘察阶段成果，综合评价采空区场地稳定性，并应侧重于综合各勘察阶段结果，进一步验证、评价采空区场地稳定性。5.2.3　本条内容是根据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定，结合采空区变电站建设特点，规定以工程类比和本地经验为主，基于开采条件按表5.2.3-1～5.2.3-3进行综合判别方法。煤矿采空区稳定性与停采时间、覆岩岩性、松散层厚度、变形特征等因素有关。开采条件判别法是综合上述因素进行采空区稳定性评价的一种定性评价方法，主要用于采空区稳定性的初步评判。因此，开采条件判别法判别标准以工程类比和本区经验为主，综合各类评价因素综合判别。5.2.4　地表移动变形判别法是根据地面剩余变形值、地面变形速率，定量评价场地稳定性的方法，宜以现场监测结果为准。无实测资料时，可根据地质、采矿条件，选择适宜预计方法，计算出采空区地表剩余变形值，评价采空区场地稳定性。地表移动变形判别法以地表剩余变形值、地面变形速率为判别依据。下沉速率及下沉值为地表移动量，倾斜、曲率、水平变形值为地表变形量。地表移动量决定了场地稳定性，而地表变形值的大小和建筑物本身抵抗采动变形的能力决定了建筑物受开采影响的损坏程度，两者不宜混淆。在评价场地稳定性时，宜以地面下沉速度为主要指标，并应结合其他参数按表5.2.4综合判别。5.2.5　《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044针对一些目前技术水平尚难以作出准确预测评价、但破坏后果可能特别严重的一些采空区地段，专门列出，并划分为不稳定地段，工程建设时宜采取避让措施。鉴于此，采空区变电站工程也应该予以避让。5.3　变电站工程建设适宜性评价5.3.1　规定了采空区变电站工程建设适宜性评价及等级划分方法。1　采空区变电站工程建设适宜性评价，应以采空区场地的稳定性为主控因素，并考虑采空区剩余移动变形与拟建工程间的相互影响程度、拟采取的抗采动影响技术措施的难易程度及工程造价等方面进行综合评价。2　在老采空区场地进行变电站工程建设，需采取一定抗采动技术措施，同时也需对采空区地表进行场地处理和地基处理，才能有效地保证变电站建（构）筑物和设备的安全和使用功能，这些技术措施的实施，必然导致变电站工程建设成本的增加。技术措施的难易程度，基本决定了投资增加多少。参照《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定，如采取的技术措施使变电站工程土建投资增加量不超过正常情况下投资额的15%时，可认为“适宜”修建；超过正常情况下土建投资额的15%，而不超过30%时，则认为“基本适宜”修建；超过正常情况下土建投资额的30%，则认为“适宜性差”。5.3.2　采空区对拟建变电站工程的影响程度评价方法和评判标准应在考虑主要因素的情况下，需结合本区经验进行综合评价。一般情况下，采空区场地稳定性、地面变形特征和变形量为主要因素，其它因素应根据采空区的特征及危害后果结合本区经验综合评价。1　工程类比法可用于各种类型采空区对拟建工程的影响程度定性评价，应在对位于地质、采矿条件相同或相似的同一矿区或邻近矿区类似工程进行全面细致的调查的基础上，按本标准表5.3.2-2的规定进行类比。2　采空区特征判别法用于各种类型采空区对拟建工程的影响程度定性评价，并应根据采空区场地稳定性、采深、采深采厚比、地表变形特征及发展趋势、采空区的充填密实状态等，按本标准表5.3.2-3规定进行综合评价。3　地表变形特征值的大小反映了采动对地表的影响程度，进而也反映了地表变形对变电站建（构）筑物和设备基础的影响程度。尽管变电站建（构）筑物和设备的实际受损程度还取决于其自身的整体刚度和构件强度。现有技术方法预测的采空区地表残余变形值是采空区地面未来很长一段时间内地面的残余变形理论累计值，多数情况下尚缺乏经长期监测验证的结果。此外，与附加应力作用下的地基土层固结沉降不同，其不会在短时间内发生和完成。考虑到采空区场地变电站建成后均存在一定量的土层固结沉降，因此，现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044制定了采空区场地剩余变形的限值为建（构）筑物允许变形值的1/2。总体上看，地表剩余移动变形判别法可用于充分和规则开采、顶板垮落充分的采空区的影响程度的定量评价，对顶板垮落不充分的不规则开采采空区的影响也可采用等效法等计算结果进行判别评价，并结合建（构）筑物的允许变形值及本区经验综合判别，按本标准表5.3.2-4的规定进行综合评价。5.3.3～5.3.5　规定了变电站工程对采空区站址场地稳定性影响程度及评价因素指标的确定方法。1　荷载临界影响深度判别法可用于变电站工程建设对采空区场地稳定性影响程度的定量评价。其简化的岩体结构模型和受力如图3所示。当埋深H增大到某一深度时，顶板岩层恰好保持平衡，即：　　　（1）由此得到本标准5.3.4条文规临界深度HD。图3　荷载临界影响深度计算模型采空区顶板保持自然平衡状态所需要的采空区巷道顶板临界深度计算时，建筑物基底压力、基础尺寸等基本参数应由设计提供，暂无准确数据时，可按类似工程经验数据确定。具备条件时，应进行采用经验公式验证，验证时应有本矿区或相同地质条件的邻近矿区的实测资料验证，验证的钻孔不宜少于2个。荷载临界影响深度判别法，应根据计算的采空区巷道顶板临界深度以及采空区深度，按本标准表5.3.3的规定进行综合判别。2　附加应力分析法可用于变电站工程建设对采空区垮落断裂带发育且密实程度差的浅层、中深层采空区场地稳定性影响程度的定量评价。附加应力法计算模型如图4所示。图4　附加应力法计算模型垮落断裂带岩体破碎，在变电站建（构）筑物和设备基础荷载附加应力作用下，将发生进一步的压密变形。当垮落断裂带岩体完整、密实时，附加应力作用下影响小，反之则影响大。现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定，分层计算基础地面以下平均附加应力或基础中心点的附加应力σz，分层厚度不宜大于5m，取附加应力值为0.10σc（自重应力）深度为建（构）筑物附加应力影响深度。考虑到变电站工程的重要性以及老采空区地基条件的复杂性，本标准取附加应力值为0.05σc深度作为变电站基础附加应力影响深度，并按本规标准表5.3.3的规定进行综合判别。3　数值分析法适用于复杂采空区场地对拟建工程的影响程度的定性评价，作为其它定性定量评价的补充和参考，其结果未经验证不得直接用于预测评价。数值分析应在查明采空区特征和地质条件、工程地质条件的基础上，建立合理的地质、力学模型。模型计算范围应超过对工程可能有影响的采空区范围且不宜小于100m。数值模拟用的计算参数宜根据本场地实测指标确定，也可根据反分析和当地经验作合理的调整。6　地基与基础设计6.1　一般规定6.1.1～6.1.2　根据现行国家标准《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003、现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB/T50007和现行建筑行业规范《建筑地基处理技术规范》JGJ79的有关内容和要求，规定了煤矿采空区拟建变电站建（构）筑物和设备地基基础设计的基本原则及要求。1　现行国家标准《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003明确规定：地基基础设计应根据结构类型、作用和作用组合情况、勘察成果资料和拟建场地环境条件及施工条件，选择合理方案。设计计算应原理正确、概念清楚，计算参数的选取应符合实际工况，设计与计算成果应真实可靠、分析判断正确。2　现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB/T50007增加了地基基础性能化设计原则：建筑地基基础设计应满足变形控制设计原则；基础应具有良好的刚度、整体性，并应满足工程的功能和结构性能要求；地基基础的性能设计，应确保建筑物不产生因地基基础变形导致的连续倒塌破坏；在建筑物设计工作年限内因超越设计初始条件的外部作用时，建筑地基基础应有足够的韧性，应能确保地基基础不失效或仅产生可修复的损伤。鉴于上述有关内容和要求，本标准规定煤矿采空区变电站应充分考虑采空区场地稳定性及其变电站建（构）筑物和设备基础的相互作用，确保采空区变电站地基基础应具备将上部建（构）筑物结构及设备荷载传递给地基的承载力和刚度，且地基基础沉降变形不得影响变电站工程建（构）筑物结构及设备的安全和正常使用。6.1.3　规定了煤矿采空区变电站建（构）筑物的荷载及荷载效应组合方法以及基础稳定设计的有关规定。6.1.4　本条文参考现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044采空区治理措施中关于采空区建筑物平面布置的规定，并结合变电站建（构）筑物和设备特点，提出了煤矿采空区拟建变电站建（构）筑物和设备及其基础的平面布置原则要求。6.1.6　煤矿采空区变电站设备与基础之间采用螺栓铰结连接，具有先天的抗不均匀沉降的能力，容易修复，而且采空区变电站地基稳定具有一定的时间过程。一旦设备出现倾斜，使用预留的措施可进行快速修复。此外，为了避免不均匀沉降宜在地表压缩变形区内宜挖掘变形补偿沟、缓冲沟。缓冲沟深度一般可取1.3倍～1.6倍基础埋深，沟底宽一般取0.8m～1.2m，沟边缘距变电站基础外侧1.5m～2.0m。缓冲沟内应填充炉渣等松散材料，沟顶铺设一层厚度为300mm的粘土防水层。6.2　地基处理6.2.1～6.2.3　规定了采空区拟建变电站场地处理和地基处理的基本要求及原则。1　本标准中采空区变电站工程选址均为老采空区，这些采空区一般般采掘完成时间都至少是3年以上，且多数情况下的停采时间更长。总体上看，变电站工程老采空区地表移动和变形都已经趋于稳定，剩余残余变形也都较小。然而，随着采空区变电站工程的建设，老采空区上覆岩土体的原始平衡被打破，需要重新达到新的平衡，在这一过程中老采空区上覆岩土体协同承载机制被激发。首先，在工程施工扰动及变电站荷载的共同作用下，老采空区上覆岩土体在达到新的平衡过程中，容易诱发老采空区老采空区覆岩失稳“活化”，并引起老采空区覆岩层重新发生移动和变形，增加采空区地表残余沉降变形量及其稳定时间，严重时甚至导致地表发生突然塌陷。因此，老采空区变电站建设时，采空区上覆岩土层失稳与变形使得老采空区“活化”，由此产生采空区地表残余变形的迅速增加，将是诱发老采空区变电站地基基础沉降灾害发生的内在因素。此外，在变电站建（构）筑物和设备基础荷载的作用下，采空区地表覆土层地基将产生一定的压缩变形，过大的压缩变形再加上煤矿采动影响塌陷区地表的残余变形，极易造成变电站基础的沉降与不均匀沉降，容易使得变电站设备地基基础变形超过规定允许值。同时，过大的变电站地基变形也容易导致变电站建（构）筑物和设备产生较大的附加应力，从而对变电站建（构）筑物和设备安全运行产生不利的影响，甚至形成采空区变电站建筑物和设备的地基基础变形灾害。总体上看，通过开展采空区场地处理和地基处理，使处理后的场地满足强度、变形、稳定性和工程建设适宜性要求，是采空区变电站地基基础设计的关键。2　我国现行建筑行业规范《建筑地基处理技术规范》JGJ79增加了场地处理的有关内容，明确了场地处理与建筑地基处理的区别。场地处理（siteimprovement）是指根据场地地质条件、环境条件和场地用途等，采用适当方法进行处理，使处理后的场地满足强度、变形、稳定性和建筑适宜性要求。3　采空区地基处理是为增强采空区变电站工程建设场地的稳定性,，提高采空区地基的承载力，消除或减缓采空区地表移动变形采取的技术措施。我国现行规范《建筑地基处理技术规范》JGJ79补充了地基处理需考虑上部结构性状和特性的设计原则及相关规定。6.3　基础设计6.3.1～6.3.2　根据已有煤矿采空区变电站建（构）筑物和设备基础专题研究成果和建设实践，规定了煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础选型设计的主要原则和设计方法。1　采空区变电站基础施工前应对地基进行处理，基础应尽可能浅埋，且基底应设置一定厚度的砂垫层或碎石垫层，作为基底水平滑动层，且同一单体水平滑动层应设置在同一标高上。2　基础宜采用刚性原则设计，确保基础结构的刚度和强度能够抵抗地表水平变形的影响和承受采动时所产生的附加内力。基础设置钢筋混凝土基础梁，且同一单体的钢筋混凝土基础梁应成一闭合的箍；设置墙壁圈梁、构造柱等加大上部结构刚度与整体性。6.3.4　河南省平顶山地区已建成投运和正在建设的采空区变电站站址都选择在已停采3年以上且地表移动变形趋于稳定的老采空区。对这些煤矿老采空区而言，采空区垮落带和断裂带岩层经多年压实将逐渐趋于稳定，采空区地表变形一般处于残余下沉期，并逐渐趋于稳定。因此，若不在老采空区地表进行变电站工程建设，则地表将会一直保持稳定状态。然而，老采空区垮落带和断裂带岩层仍不可避免地存在一定裂隙、裂缝和离层，其岩体抗拉、抗压和抗剪强度均明显低于原岩的相应强度。当在煤矿老采空区地表新建变电站时，由于新建变电站荷载将通过覆土层地基以及弯曲带岩层向下传递，并形成一定影响深度。此时，若新建变电站建（构）筑物荷载较大，其影响深度与老采空区垮落带和断裂带岩层交叉重叠，就可能导致老采空区垮落带和断裂带岩体业已形成的平衡状态遭到破坏，造成老采空区“活化”，引起老采空区覆岩层重新发生移动和变形，增加采空区地表残余沉降变形量及其稳定时间，严重时甚至导致地表发生突然塌陷。因此，当采空区变电站建设时，采空区上覆岩土层失稳与变形可能使得老采空区“活化”，使得地表残余变形的迅速增加，这将是诱发老采空区变电站地基基础沉降灾害发生的内在因素。鉴于此，本条规定煤矿采空区变电站建（构）筑物及设备基础的地基变形验算时，应分析评价采空区剩余变形的影响，并给出了煤矿采空区变电站地表剩余变形可采用的计算方法。6.3.5　在变电站建（构）筑物和设备基础附加荷载作用下，采空区覆土层地基会产生一定的压缩变形，过大的压缩变形加上煤矿采动影响塌陷区地表的残余变形，极易造成变电站基础的沉降与不均匀沉降，其对变电站设建（构）筑物和设备的危害形式主要表现为：地表水平和曲率变形使地基受拉伸开裂、受压缩隆起，造成建（构）筑物局部开裂，引起变电站建（构）筑物和设备基础不均匀沉降、承载力下降，严重时甚至危及变电站电气设备安全稳定运行。因此，采空区变电站工程建设扰动及外载荷附加应力作用下的基础沉降，往往是诱发老采空区变电站地基基础沉降灾害的外在因素。因此，本标准规定煤矿采空区变电站建设后的基础沉降变形，应采空区地表的剩余变形和采空区覆盖层地基在变电站工程荷载作用下的压缩变形两部分组成。这与现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB51044规定是一致的。即：煤矿采空区建（构）筑物地基变形计算应包括采空区地表剩余变形值与附加荷载引起的正常地基沉降变形值。6.3.6　本条文根据行业标准DL/T5457—2012《变电站建筑结构设计技术规程》有关规定，给出了煤矿采空区变电站建（构）筑物和设备基础沉降变形要求。6.3.7　本条文根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》有关规定，并结合变电站工程特点，给出了采空区变电站地基稳定性评价及相应采空区覆岩“活化”风险判定依据。煤矿采空区变电站工程区域采空区垮落带和断裂带高度确定应符合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》规定，宜根据矿区已有实测垮落带和断裂带高度确定，也可根据采空区岩土工程钻探和物探成果，并结合煤层顶板覆岩条件按本规范附录C的计算结果，采用综合分析方法确定。7　变形监测7.0.1～7.0.2　规定了煤矿采空区变电站建（构）筑物和设备基础变形监测的基本要求。我国现行行业标准《建筑变形测量规范》对在施工和使用期间应进行变形测量的建筑进行了明确的规定，主要包括：（1）地基基础设计等级为甲级的建筑；（2）软弱地基上的地基基础设计等级为乙级的建筑；（3）加层、扩建建筑或处理地基上的建筑；（4）受邻近施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑；（5）采用新型基础或新型结构的建筑；（6）大型城市基础设施；（7）体型狭长且地基土变化明显的建筑。总体上看，我国现行规范规定建（构）筑物施工期间应进行沉降观测，且宜进行场地沉降观测、地基土分层沉降观测和斜坡位移观测等。此外，建（构）筑物及基础变形观测的的首次观测，应连续进行两次独立观测，并取观测结果的中数作为变量的初始值。每期的变形监测应满足下列要求：（1）在较短的时间内完成；（2）采用相同的图形（观测路线）和观测方法；（3）使用同一仪器和设备；（4）观测人员相对固定；（5）记录相关的环境因素，包括荷载、温度、降水、水位等；（6）采用统一基准处理数据。鉴于煤矿采空区变电站建（构）筑物和设备基础以及采空区地表变形监测的重要性及其复杂性，本标准规定煤矿采空区变电站建地基基础监测工作应事先编制监测大纲。7.0.3　变电站建（构）筑物和设备基础及其周围地基沉降观测，主要涵盖沉降量、沉降差及沉降速度，并可根据需要计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜等指标。因此，本条文规定沉降监测点布置应能全面反映变电站建（构）筑物和设备基础及地基变形特征，并需考虑采空区变电站工程地质情况及其结构特点。1　通过防止变电站采空区地基及建（构）筑物和设备基础发生不均匀沉降，可避免采空区变电站站内电气设备发生倾斜、楼面（墙体）开裂、电缆沟错位、道路和路基开裂等，从而保证建筑物（配电装置楼）和重要设备基础（主变压器基础、GIS基础等）的正常使用寿命及电气设备的安全稳定运行。总体上看，采空区沉降变形是威胁变电站建（构）筑物和设备运行安全的最主要内容。此外，根据煤矿采空区工程地层地质条件及结构特点，采空区变电站建（构）筑物及设备基础沉降变形观测类型属于表层沉降观测。2　根据采空区变电站建筑物特点，沉降监测点布置可按下列原则进行：（1）建筑的四角、大转角处及沿外墙每10m～20m处或每隔2~3根柱基上。（2）建筑高低跨、纵横墙等交接位置处的两侧。（3）建筑裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差较大处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处以及填方与挖方施工的分界处。（4）对于宽度大于等于15m或小于15m但地质条件复杂的建筑，应在承重内隔墙中部设观测点，并在室内地面中心及四周设观测点。（5）邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础上。（6）框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横轴线上。（7）筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及中部位置。（8）基础形式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧。（9）主变、GIS等重型设备基础和对沉降要求较高设备基础的四角。7.0.4　本条文规定了采空区变电站建（构）筑物和设备基础基础及其周围地基的沉降监测频率。对建（构）筑物沉降观测的观测时间、频率及周期，电力行业标准《电力工程施工测量技术规范》作出按下列规定确定：（1）施工期的沉降观测，应随施工进度具体情况及时进行，具体应符合下列规定：1）基础施工完毕、建筑标高出零米后、各建（构）筑物具备安装观测点标志后即可开始观测。2）整个施工期观测次数原则上不少于6次。高耸建（构）筑物如构支架、避雷针等按施工高度每增加20m观测一次；框架结构建（构）筑物，按施工到不同高度平台或加荷载前后各观测一次；GIS设备、变压器、电抗器等就位前后各观测一次。3）施工中遇较长时间停工，应在停工时和重开工时各观测一次，停工期间每隔2个月观测一次。（2）建（构）筑物投入运行后第1年内观测次数不应少于4次，且应每季度观测一次，第2年内观测次数不应少于3次。对于软土地基或有特殊要求，可根据需要，适当增加观测次数。（3）在观测过程中，若有基础附近地面荷载突然大量增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建（构）筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降，以及沉降量、不均匀沉降差接近或超过允许变形值或严重裂缝等异常情况时，应立即进行逐日或几天一次的连续观测；（4）建筑沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。当最后两个观测周期的沉降速率小于0.01mm/d～0.04mm/d，或连续两次半年沉降量不大于2mm时，可认为已进入稳定阶段。具体取值根据各地区地基土的压缩性能确定。本条文结合现行国家标准《煤矿采空区建（构）筑物地基处理技术规范》GB51180以及电力行业标准《电力工程施工测量技术规范》的有关内容，对采空区采空区变电站地基基础变形监测频率进行了规定。7.0.5　规定了采空区变电站建（构）筑物和设备基础基础及其周围地基的沉降监测的方法、设备选型及要求。1　为了保证采空区变电站安全稳定运行，对变电站建（构）筑物和设备基础及其周围地基的表层沉降变形进行观测与监测方法，应满足下列要求：（1）具备长期自动化实时功能；（2）单次监测的测量过程可在较短时间内完成；（3）监测过程中的观测路线与观测方法相同；（4）监测过程所使用的仪器和设备相同；（5）测点仪器设备若在变形监测过程中出现被破坏或不能被观测的情形，应具备可及时更换的条件和能力，且不影响整个监测系统的正常运行；（6）基于变形观测方法所得到监测结果，应便于进行完整的数据记录和存储；（7）具备基于统一的基准处理数据方法，对监测结果进行分析和判断的功能；（8）基于沉降变形观测方法所构建的监测系统能够及时和实时处理观测数据，且当监测技术指标（沉降量、沉降差、沉降速率和不均匀沉降）出现异常变化或达到预警值时，具备实时报警的功能。2　总体上看，地基与基础表层沉降按观测手段不同，可分为几何水准观测方法、卫星导航定位观测方法、合成孔径雷达干涉测量（InSAR）监测技术和静力水准观测方法三种，不同观测方法的工程适用条件及原理不同。煤矿采空区变电站建（构）筑物和设备基础及其周围地基监测精度要求高，且需开展沉降变形的长期自动化实时监测，几何水准观测方法总体上难以满足要求。从经济效益、监测精度、系统稳定性和易安装维护性等方面考虑，对采空区变电站建（构）筑物和设备基础及其周围地基沉降变形的自动化实时观测宜采用静力水准测量方法。相对于几何水准观测方法、卫星导航定位观测方法、合成孔径雷达干涉测量（InSAR）监测技术，静力水准测量方法具有下列优点：（1）静力水准仪测量采用高精度传感器原理进行设计加工和制造，具有灵敏度高、精度高、稳定性高、温度影响小的优点，适用于长期多点观测。（2）静力水准仪内置存贮芯片，具有智能记忆功能，出厂时已将传感器型号、编号、标定系数等参数永久存贮在传感器内，基于配套仪器厂家的自动化系统，可长期保存所需要的测量结果，如测量时间、测点温度（温度型）、绝对位移值、相对位移值、零点值等。（3）静力水准仪是有多个精密液位计组成，通过连通管将所有液位计的液面连通，测量各液位计相对基点的垂直向变形情况。内置智能检测电路，根据监测结果直接输出数字测值，实现自动化测量，可实现长距离传输和长时间观测。（4）测试时间短，数据同时性好，数据可靠、精度高，目前的静力水准仪精度可达到0.02mm测量结果受人为因素影响较小。（5）安装简单方便，操作简便。3　适用于变电站工程地基基础沉降自动化监测与预警系统静力水准仪，应具备下列三个条件：（1）适用于变电站强电磁场干扰环境条件；（2）能够实现数据自动化采集、存储和传输；（3）运行维护成本低，操作简便，设备通用性强。4　当采用静力水准观测方法进行地基基础监测时，静力水准仪应不受变电站强电磁场环境条件的影响，可采用光纤光栅式或振弦式。附录C　采区地表剩余移动变形计算C.0.1　本标准基于残余变形下沉系数计算煤矿采空区剩余残余变形的方法是基于参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》规定而给出。基于幂指数Knothe时间函数模型计算煤矿采空区剩余残余变形的方法是参考国内外有关文献研究成果而提出的。利用合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）等技术，提取不同时间段内变电站区域D-InSAR图像，分析变电站区域的地表累计变形及逐年沉降量变化规律，并融合D-InSAR与幂指数Knothe时间函数模型对变电站区域采空区地表剩余变形进行预测计算，是本标准编制组在平顶山110kV迎宾变电站工程建设实践中采用的一种分析方法。C.0.2　本条文关于Knothe时间函数模型的地表移动过程时间影响系数计算和确定方法是参考本标准《煤矿采空区地表残余变形预测》专题研究成果提出。

起草单位

国网河南省电力公司、国网平顶山供电公司、平顶山电力设计院有限公司

起草人

胡志华、李发超、乾增珍、王磊、韩国聚、鲁先龙、刘向实、于秋波、翟礼明、石书梅、汪峰、郑卫锋、程文刚、王锴、娄保林、漫红伟、鲍俊立、孙建华、胡军台、刘战凯、李江峰、赵鸿图、郭卫朝、刘艳生、周怡、屈讼昭、李怡、刘强、武东亚、孙才华、千继亮、赵利杰张月超、寇耀、周许、黄甫占、贾子昊、郑宗熙、陈朝生、王克臻

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