架空输电线路工程压覆矿产资源评估范围的确定_刘杰.pdf

LOW CARBON WORLD 2023/6架空输电线路工程压覆矿产资源评估范围的确定刘杰1，于贺艳2，魏佳1，杨帆1（1.四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610000；2.四川省第二地质大队，四川 成都 610000）【摘要】电网建设不可避免地要穿越矿区，中华人民共和国矿产资源法规定，新建项目必须进行压覆矿产评估工作，非经国务院授权的部门批准，不得压覆重要矿产，压覆矿产评估工作需在可行性研究阶段展开。架空输电线路工程路径是否压覆矿产对路径通道的选择至关重要，评估范围的确定对是否压覆矿产起决定性作用。基于此，从架空输电线路工程特性入手，依据相关法律法规，介绍如何确定压覆矿产资源的评估范围，确定架空输电线路工程调查评估范围，为架空输电线路工程压覆矿产资源评估工作提供参考。【关键词】架空输电线路；保护等级；围护带；评估范围；安全深度；压覆矿产资源【中图分类号】TM75【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2023）06-0133-030引言压覆矿产资源是指因建设项目实施而导致不能开发利用的矿产资源。中华人民共和国矿产资源法 第三十三条规定，在建设铁路、工厂、水库、输油管道、输电线路和各种大型建筑物或者建筑群之前，建设单位必须向所在省、自治区、直辖市地质矿产主管部门了解拟建工程所在地区的矿产资源分布和开采情况。非经国务院授权的部门批准，不得压覆重要矿床1。按照 关于规范建设项目压覆矿产资源审批工作的通知 的要求，需要压覆重要矿产资源的建设项目，在建设项目可行性研究阶段，建设单位提出压覆重要矿产资源申请，由省级国土资源主管部门审查，出具是否压覆重要矿床证明材料或压覆重要矿床的评估报告，报国土资源部批准2。重要矿产资源是指国土资源部发布的矿产资源开采登记管理办法附录中所列的 34 个矿种，包括煤、石油、油页岩、烃类天然气、二氧化碳气、煤成（层）气、地热、放射性矿产、金、银、铂、锰、铬、钴、铁、铜、铅、锌、铝、镍、钨、锡、锑、钼、稀土、磷、钾、硫、锶、金刚石、铌、钽、石棉、矿泉水，对一些国家急需且稀少的矿种、矿床规模为中型以上的矿产地，原则上不允许建设项目压覆（国家产业政策批准的重大建设项目除外），如炼焦用煤、富铁矿、铬铁矿、富铜矿、钨、锡、锑、稀土、钼、铌、钽、钾盐、金刚石等。电网是高效快捷的能源输送通道和优化配置平台，是能源电力可持续发展的关键环节，在现代能源供应体系中发挥着重要的枢纽作用，关系着国家能源安全。架空输电线路是电网的重要组成部分，担负着输送和分配电能的任务，其主要由导线、避雷线、绝缘子、金具、杆塔、基础和接地装置组成。架空输电线路的压覆矿产评估只针对杆塔及其基础是否对矿产资源压覆有影响。因为导线一般架设在空中，除露天爆破开采对导线可能有影响外，仅需考虑其荷载，所以无须考虑导线对矿产资源压覆的影响。按照 关于规范建设项目压覆矿产资源审批工作的通知 的要求，压覆重要矿产资源调查评估工作需在建设项目可行性研究阶段开展，但实际上，输电线路工程在可行性研究阶段一般会有多个方案进行比较。可行性研究阶段的输电线路塔位并未确定，初步设计阶段和施工图阶段调整路径方案的可能性很大。目前的评价模式通常是按线状工程进行评价，从中心向两侧外推一定范围后进行带状评价。实际上，输电线路工程是点线工程，只有塔位点占用土地，线路一般采用架空模式，无须占用土地，评价时若包含导线范围则人为放大压覆范围，导致不能进行精准评价。1架空输电线路工程的特点架空输电线路分成输电线路和配电线路。目前，我国常见的交流输电线路电压等级有 35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1 000 kV，直 流 输 电 线 路 电 压 等 级 有 400 kV、500 kV、800 kV、1 100 kV，其中，35110 kV 的线路为高压输电线路，220750 kV 的线路为超高压输电线路，高于 800 kV 的线路为特高压输电线路。配电线路主要担负分配电能任务，我国配电线路的电压等级有 220 V、380 V、6 kV、10 kV3。杆塔按材料可分为水泥杆塔和铁塔，按杆塔受力特点可分为直线杆塔、耐张杆塔、终端杆塔和特种杆塔，按线路回数可分为单回路、双回路和多回路杆能源管理133DOI:10.16844/10-1007/tk.2023.06.023LOW CARBON WORLD 2023/6塔。一般情况下，铁塔较水泥杆塔重，占地面积大；直线杆塔和耐张杆塔为输电线路中常用的杆塔，耐张杆塔占地面积大且比直线杆塔重；杆塔的回路越多，其体积就越大，塔越重，占地面积越大。常见的杆塔基础型式主要有大开挖回填基础、掏挖式基础、桩基础和岩石基础，掏挖式基础、桩基础和岩石基础属于原状土基础，扰动小，可充分利用岩土体的力学性质，对原始地形破坏较小。电杆根部或塔脚之间的水平距离为根开，包括铁塔根开和基础根开。输电线路工程杆塔永久占地范围为基础边缘外扩 1 m。表 1 为常见交流电压等级铁塔的根开范围。电压等级/kV单回直线塔铁塔正面根开范围/m单回耐张塔铁塔正面根开范围/m双回直线塔铁塔正面根开范围/m双回耐张塔铁塔正面根开范围/m661.83.32.45.52.56.93.98.51103.26.64.48.03.77.84.68.12203.79.55.411.14.910.86.615.03305.610.55.311.06.310.76.012.45005.712.58.213.68.219.210.814.87508.018.012.017.512.521.514.523.0表1常见交流电压等级铁塔的根开范围2架空输电线路工程各调查评估范围的确定2.1评估区范围的确定特高压输变电工程压覆矿产资源调查深度规定（DL/T 55222017）规定，建设项目压覆矿产调查评估范围应为建设用地边界向外扩展 1 0002 000 m。目前，绝大多数输电线路工程在划定调查评估范围时，将 电力设施保护条例 实施细则4第十条中规定的任何单位和个人不得在距电力设施周围 500 m（指水平距离）范围内进行爆破作业作为依据，调查评估范围确定为线路中心两侧 500 m 的带状区域，以此对推荐路径方案进行压覆矿调查，其调查评估范围偏大，提高了与已有矿权重叠的概率，调查评估范围重叠后需论证评审流程，主观上延长了压覆矿产评价周期。若塔位区域与矿区没有重叠，而是导线区域与矿区重叠，其所造成的线路压覆，实际对矿产勘查与开发没有影响，但如果仍向架空输电线路工程建设单位报批申请，会造成不必要的经济损失。架空输电线路的调查评估范围宜在施工图定位完成后根据塔位具体坐标开展调查评估工作，目前很多输变电工程采用一体化招标模式，其可行行研究、初步设计和施工图设计等工作均为同一家单位执行，设计深度未完全按阶段执行，设计进度提高了很多，为利用塔位开展待查评估提供了可能。调查评估范围考虑塔基永久占地范围、围护带宽度和露天爆破影响范围，塔基永久占地范围可参考表 1 中的根开范围，调查时可按耐张杆塔的最大占地范围来确定。爆破安全规程（GB 67222014）要求露天岩土爆破中，采用浅孔爆破法爆破大块飞散物时的最小安全允许距离为 300 m，沿山坡爆破时，下坡侧方向的个别飞散物安全允许距离应增大 50%。围护带宽度按 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）5第三十三条中矿区范围内的构筑物保护等级分为五级的规定和第三十五条各保护等级围护带宽度规定，35110 kV 高压输电线路杆塔保护等级为级，围护带宽度取 10 m；220750 kV 以上超高压输电线路杆塔保护等级为级，围护带宽度取 15 m；特高压输电线路杆塔保护等级为级，围护带宽度取 20 m。综上所述，特高压输电线路的压覆矿调查评估范围一般取线路两侧各 350 m，低电压等级的输电线路可以递减，若输电线路上坡侧存在露天爆破开采的矿区，调查评估范围为该区域外扩 150 m。2.2安全深度的确定2.2.1小煤窑或巷道式采掘安全深度的确定对小煤窑或巷道式采掘等造成的采动影响区，当开采矿层达到主断面的采深、巷道顶板的埋藏深度增大到某一数值时，顶板岩层恰好保持自然平衡，作用在采动影响区顶板上的压力为 0，此时煤层到地面的埋深 H 被称为临界深度 H0，其计算公式如下：H0=Bm+Bm22+4BmP0 tan tan245-2()2 tan tan245-2()。（1）式中：P0塔基基底压力（可取工程项目最大荷载塔位进行计算）；Bm巷道宽度；岩层的重度；顶板岩层的内摩擦角。当 H1.5H0时，地基稳定，因此，小窑或巷道式采掘安全深度为 1.5H0。2.2.2壁式或柱式采掘安全深度的确定根据 建筑物、水体、铁路及主要巷井煤柱留设能源管理134LOW CARBON WORLD 2023/6与压煤开采规范 建筑地基基础设计规范（GB500072011）及 矿区水文地质工程地质勘查规范（GB/T 127192021）等相关规定及理论可知，矿层开采后，采空区上部岩层不断发生垮塌、变形、破坏，逐渐形成冒落带、裂隙带和弯曲带。其中，冒落带和裂隙带（简称“两带”）中岩体的连续性遭到破坏，承受外界荷载和抗外力扰动的能力很小。两带合称为垮落断裂带（水下采煤时合称为导水裂隙带），是采动覆岩裂缝发育区，也是覆岩二次移动的主要发源区。两带高度与岩性有关，软岩两带高度为采高的912 倍，中硬岩两带高度为采高的 1218 倍，坚硬岩两带高度为采高的 1828 倍。建筑地基基础设计规范（GB 500072011）规定，地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3 倍基础底面宽度，且不小于 5 m 的范围，在此深度以下区域的稳定性不受建筑物附加应力影响。而此种情况下安全深度范围应考虑建筑物受力地层与采空影响范围互不影响，因此，壁式或柱式采掘安全深度 H0的计算公式如下：H0Hm+Hli+hmax+。（2）式中：Hm冒落带最大高度；Hli导水裂隙带高度；hmax地基受力层厚度；地基主要受力层与采空区影响范围之间的安全保护层厚度，一般取地基主要受力层厚度 2 倍。预计采掘安全深度为：H0=Hm+Hli+3hmax。（3）按照矿区水文地质工程地质勘查规范（GB/T127192021）附录 A 中煤层开采垮落带和导水裂隙带最大高度计算公式来计算冒落带高度和导水裂隙带发育高度。2.3压覆区范围的确定压覆区的范围由塔基的宽度、围护带的宽度和岩土移动影响宽度 3 个部分组成，其计算公式如下：B=D+2d+D。（4）式中：B压覆区范围；D塔基永久占地宽度（可采用工程中占地宽度最大塔位尺寸）：d围护带宽度；D 岩土移动影响区宽度。D 的计算公式如下：D=2hcot+H1cot+H2cot。（5）式中：h松散覆盖层的厚度；H1上山上覆岩层的厚度；H2下山上覆岩层的厚度；松散覆盖层的移动角；下山移动角；上山移动角。当岩层为水平分布时，H1与 H2相等，与 相等，取岩层走向上覆岩层的移动影响角。3架空输电线路工程压覆矿产资源评估范围取值建议（1）架空输电线路工程压覆矿产资源评估调查工作可结合工程可行性研究报告和岩土工程勘查报告开展。若输电线线路路径与设立的矿权无交叉或距离较远，应调查以线路中心为中心向两侧延伸350 m 的带状区域；若输电线路路径与设立的矿权有交叉或距离较近时，建议先进行施工图定位后再按塔位坐标开展，塔位占地范围可根据实际或按占地最大塔位来确定。矿区为地下开采时只需考虑围护带宽度，矿区为露天开采时还需考虑露天爆破的影响范围，缩小调查评估范围。（2）小煤窑或巷道式采掘安全深度按 1.5 倍采动影响区顶板上压力为 0 时的临界深度 H0来确定；壁式或柱式采掘安全深度按预测冒落带高度、导水裂隙带发育高度和 3 倍的地基主要受力层厚度的和来确定。（3）压覆区的范围应由塔基的宽度、围护带的宽度和岩土移动影响宽度 3 个部分组成。4结语本文结合架空输电线路工程的特性，依据压覆矿产资源评估的法律法规，确定了压覆矿产资源评估范围的