地下采矿对埋地输气管道变形影响分析.pdfVIP

Vo 1.35 NO.3 第35卷第3期 成都大学学报(自然科学版) 2016年 9月 Journal of Chengdu lni versi ty (Natural Science) Sep. 2016 文章编号:1∞4 - 5422(20 16)03 - 0313 - 04 地下采矿对埋地输气管道变形影晌分析 郑大海\毛建1 ，赵冬野1 ，王惠2 (1.中国石油管道公司西气东输分公司，上海 2∞122; 2. 西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都 61臼∞) 摘 要:管道通过不同矿区，矿层特征不一，开采工况不同，对管道造成的沉降不同.为得出采空区地表沉陷对 坡地输气管道位移量的影钩，运用 ABAQUS 软件，结合三向土弹簧非线性模型，建立有限元计算模型，分析了不 同开采深度..开采厚度下地表变形情况，管道竖向位移和水乎位移在不同开采厚度下的变化规律，以及管道最 大位移量随开采厚度的变化情况.研究结论对穿越采空区1宝地输气管道的风险评价和维护措施的制定具有一 定参考价值. 关键词:采空区;管道变形;管土相互作用;土弹簧模型;有rJ..元分析 中图分类号:TE973 文献标志码:A 易发生屈曲失稳，管道埋深越大越不容易发生屈曲 0 引言 失稳的结论.本研究在已有研究的基础上{S] ，对相关 我国是一个多矿的国家，煤矿又是我国最主要 问题做了进一步分析，得到不同开采深度及开采厚 的能源之一，随着长输管道的大量建设， 其通过煤矿 度下地表运动特征和输气管道竖向位移和水平位移 区的情况日益增加，给管道的安全带来了极大影响. 的变化规律，以及管道最大位移量随开采厚度的变 同时，地下矿产资源被发掘后，往往会遗留矿洞、巷 化情况，拟为输气管道穿越采空区的安全防护提供 道、矿柱等问题，并可能会形成再次沉陷，进一步威 有益的依据. 胁管道安全[ 1 -2) 因此，分析采空区管道的塌陷响应 1 采空区地面变形特征预测 情况十分必要.对于采空区埋地油气管道的研究，史 永霞等(3 ) 采用 ANSYS 有限元软件，结合三向土弹簧 地面垂直位移、水平位移等变化速度决定了通 理论和管土接触理论，通过建立有限元模型，分析沉 过采空区油气管道的危害程度，当位移变化较大，管 陷作用下管道的响应情况，得出最危险点发生在沉 道可能发生拉伸或压缩等形式的破坏，进一步引发 陷边缘的结论.康乐等(4) 分析了急倾斜煤层地表移 裂纹、 管内介质泄漏、燃爆等严重灾害事故.图 1 给 出了地表大沉降或塌陷区域的管道变形情况[9) 动盆地的最大沉降量与采空区影响范围内的管道的 最大允许沉降量的关系，认为采空区上方管道的安 全性可以通过对比两者的大小进行快速判定.河 海[s) 采用 ANSYS 软件分析不同倾斜角度采空区变 _ . _ . _ . _ . _ ~. _ . _ . _ . 1 …- 形对上覆油气管道位移的影响趋势，发现管道的竖 向位移随采空区岩层倾斜角度的增大反而有所减 小，但减小趋势不太明显，而水平位移随倾斜角度的 增大而增大.吴韶艳等[6) 将F1AC 3D 软件的数值模