电力塔下采煤过程中动态顶升纠偏方法与流程

1.本发明涉及煤矿“三下”开采技术，具体涉及一种电力塔下采煤过程中动态托换基础装置和顶升纠偏方法。


背景技术：

2.在地面建构筑物下采煤过程中建构筑物保护方法有两大类：一是在地下回采过程中将回采采空区充填密实或是采用条带开采等开采技术不让地面产生对建构物的影响，二是采用技术手段使得独立建构筑物的基础能够在地面沉降过程中保持原位不变，或是保持均匀沉降一定允许范围，不影响建构筑物正常使用。虽然后者简便，但不适应大面积建构筑物。
3.地面电力塔类独立建构筑物占地面积小却对井下压煤保护、留设煤柱产生很大的影响，例如一个电塔影响近3万平米压煤，而一般3m煤层就是十几万吨煤炭资源，折合价值5000-8000万元。而采用充填开采成本需要3400万元，而且还需前期投资厂房装备等2000万元，周期长，运行难度大等，经济效益不很显著。如果采用上述第二种方法对电力塔进行技术保护，在开采过程中根据地层变化随时对构筑物基础进行托换处理，让基础保持高程不变和水平状态，采用基础动态托换法只需要几十万即可，又不需要其他投资，显然具有绝对的优势。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有地下充填开采技术保护地面建筑方法的高成本、大投入的缺陷，提供一种电力塔下采煤过程中动态顶升纠偏方法，采用基础动态托换保持电力铁塔平衡的创新技术，在地下开采过程中，通过监测建构筑物支撑点的地面沉降及时采用顶升补偿沉降的方法，投资少，简化施工，简便易行。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种电力塔下采煤过程中动态托换基础装置，其特征在于，包括接长螺栓、自动调整升降机构、限位螺母、高程传感器、垂直度传感器和数据处理主机；把高程传感器固定到铁塔任意位置，垂直度传感器悬挂在铁塔中心部位偏离中心线小于300mm处，数据处理主机固定在铁塔原基础上；自动调整升降机构与数据处理主机连接，高程传感器与数据处理主机连接，数据处理主机与垂直度传感器连接，高程传感器、垂直度传感器与数据处理主机形成通讯网络。
7.一种电力塔下采煤过程中动态顶升纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.步骤1，将塔脚基底板上原地脚螺栓的螺栓孔扩大到接长螺栓能够通过并且有5-15mm间隙，将接长螺栓与原地脚螺栓相连接，在四个原地脚螺栓的任意一个上面安装自动调整升降机构，在其余三个原地脚螺栓的接长螺栓的塔脚基底板的上下各安装一个限位螺母；
9.步骤2，高程传感器和垂直度传感器将采集到的数据发送给数据处理主机，由数据
处理主机控制自动调整升降机构工作；
10.步骤3，断开铁塔与铁塔原基础的其他牵连部位，调整所有限位螺母，让塔脚基底板上面的限位螺母与塔脚基底板离开50mm，升起塔脚，让塔脚与混凝土基础脱离，检测每一个塔脚的荷载；
11.步骤4，测量铁塔塔身原始倾斜度并纠偏，设定塔身下沉倾斜度预警值和下沉量报警值，计算求解并评估塔脚位置地层变形时间曲线，调试云端通讯网络；
12.步骤5，当垂直度传感器监测到倾斜度接近电力规范要求设计值的95％或铁塔整体下沉量大于50mm时预警，当倾斜度超过电力规范要求设计值的90％或下沉量大于100mm时数据处理主机发出调整信息，同时自动调整升降机构执行纠偏并报警；当抬升相对值超过100mm+50mm并保证整个铁塔倾斜度小于电力规范要求设计值的95％时停止抬升；
13.步骤6，当塔脚基底板下无混凝土浇筑部分高度超过300mm时，在接长螺栓上设置基础补偿钢结构；当塔脚基底板下无混凝土浇筑部分高度超过500mm时，将接长螺栓和补偿钢结构用混凝土浇筑成一体直到塔脚基底板下100mm处形成接续基础；
14.步骤7，重复上述步骤5-6，当井下开采过后12个月或者地层沉降稳定到5mm/月以内时，将接续基础浇筑到淹没所有限位螺母。
15.在地下开采过程中电力铁塔动态顶升纠偏方法是：本发明首先将原建构筑物与基础分离成若干个独立支撑点，每个独立支撑点均可升降调节，地下开采过程中，通过监测装置实时监测铁塔倾斜下沉量，当铁塔整体下沉量大于50mm时预警，大于100mm时发出强制指令自动控制调整升降机构，使得抬升超过原始位置100mm并保证整个铁塔垂直度偏斜小于电力规范要求设计值的95％，当监测到倾斜度大于电力规范要求设计值的85％时候，调整升降机构，使塔身恢复到垂直状态。
16.本发明与现有技术相比具有以下优点:
17.1、不需要大量基础设施和装备投资，投资是其他方法的1-2％。
18.2、方法工艺简单可靠，有利整个矿井采掘布置。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明安装托换装置示意图。
21.图2是在一个塔脚安装托换装置示意图。
22.图3是接续基础示意图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
24.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
25.原地脚螺栓4是通过塔脚基底板3固定在铁塔原基础1的四个塔脚2上的。
26.本发明一种在电力铁塔下采煤过程中动态顶升纠偏方法，首先在每一个塔脚2安装托换装置，托换装置包括高程传感器8数据处理主机9垂直度传感器10，包括以下步骤：
27.步骤1，首先将原地脚螺栓4的螺栓孔扩大到接长螺栓5能够通过并且有5-15mm间隙，将接长螺栓5与原地脚螺栓4相连接，在四个原地脚螺栓4的任意一个上面安装自动调整升降机构6，在其余三个原地脚螺栓4的接长螺栓5的塔脚基底板3的上下各安装一个限位螺栓7；所述接长螺栓5与原地脚螺栓4的连接拉力大于100kn，接长螺栓5与原地脚螺栓4连接后原地脚螺栓4的外露长度不大于20mm。
28.步骤2，把高程传感器8固定到铁塔任意位置，垂直度传感器10悬挂在铁塔中心部位离中心线小于300mm处，数据处理主机9固定在铁塔原基础1上；自动调整升降机构6与数据处理主机9连接，高程传感器8与数据处理主机9连接，数据处理主机9与垂直度传感器10连接，高程传感器8、垂直度传感器10与数据处理主机9形成通讯网络，高程传感器8和垂直度传感器10将采集到的数据发送给数据处理主机9，由数据处理主机9控制自动调整升降机构6工作；
29.步骤3，断开铁塔与铁塔原基础1的连接部位，调整所有限位螺栓7，让塔脚基底板3上面的限位螺栓7与塔脚基底板3离开50mm，升起塔脚2，让塔脚2与混凝土基础1脱离，检测每一个塔脚2的荷载；
30.步骤4，测量铁塔塔身原始倾斜度并纠偏，设定塔身下沉倾斜度预警值和下沉量报警值，计算求解塔脚位置地层变形时间曲线，调试云端通讯；
31.步骤5，当垂直度传感器10监测到倾斜度接近电力规范要求设计值的95％时预警，当倾斜度超过电力规范要求设计值的90％时自动调整升降机构6执行纠偏并报警；当铁塔整体下沉量大于50mm时预警，当下沉量大于100mm时执行顶升并报警，当抬升超过水平位置100mm并保证整个铁塔倾斜度小于电力规范要求设计值的95％时停止抬升；
32.步骤6，当塔脚基底板3抬升高度超过混凝土基础大于等于300mm时，在原地脚螺栓4和自动调整升降机构6之间设置基础补偿钢结构1-1；当塔脚基底板3抬升高度超过混凝土基础且大于等于500mm时，将接长螺栓5和补偿钢结构1-1用混凝土浇筑成一体直到塔脚基底板3下100mm处形成接续基础1-2。
33.步骤7，当井下开采过后12个月或者地层沉降稳定到5mm/月以内时，将接续基础1-2浇筑到淹没所有限位螺栓7。
34.以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。