一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，涉及油气输送领域，包括获取采空区的地表下沉位移曲线；根据所述地表下沉位移曲线，划分采空区地表位移预警区间；获取管道动态应力曲线，划分管道动态预警区间；结合采空区地表位移预警区间、管道动态预警区间，对采空区埋地管道进行综合评价，得到综合评价等级。本发明专利技术提供一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，以解决现有技术中难以对穿越煤矿采空区的埋地管道进行综合安全评价的问题，实现综合评价穿越煤矿采空区的埋地管道的动态风险，为实际预测预警提供完整模型、为工程评价提供指导依据的目的。为工程评价提供指导依据的目的。为工程评价提供指导依据的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法


[0001]本专利技术涉及油气输送领域，具体涉及一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿资源的大量开采，采空区的形成范围逐渐加大。从而对地面诸多建筑物、构筑物的影响不断加大。石油、天然气作为主要能源之一，其长输油气管道作为最大的运输载体素有国民经济动脉之称。油气管道在运输过程中不可避免的会穿越很多复杂地域，进而会遇到许多地质灾害，而煤矿采空沉陷作为比较典型的灾害之一，油气管道在长距离输送过程中难免会穿越煤矿采空区，从而对油气管道造成巨大的破坏。
[0003]以西气东输管线敷设区域为例，西气东输管线一线工程敷设沿线途经9个省，路线途经约76个煤矿开采采空区，其中有8个重大采空区位于山西、宁夏等四个省内，总共受到煤矿采空影响的管段长度约为388千米，油气管道穿越煤矿采空区不仅会影响地下煤矿资源的开采、也会严重影响到油气管道的运输性能。
[0004]对于煤矿采空区而言，过量的开采极有可能造成地表开裂甚至坍塌等次生地质灾害。在油气管道穿越采空区时，由于地表的沉陷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，其特征在于，包括：获取采空区的地表下沉位移曲线；根据所述地表下沉位移曲线，划分采空区地表位移预警区间；获取管道动态应力曲线，划分管道动态预警区间；结合采空区地表位移预警区间、管道动态预警区间，对采空区埋地管道进行综合评价，得到综合评价等级。2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，其特征在于，获取采空区的地表下沉位移曲线的方法包括：设置计算点，计算采空区地表的最大下沉值；基于分段Knothe时间函数得到动态下沉方程，根据动态下沉方程绘制地表下沉位移曲线。3.根据权利要求2所述的一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，其特征在于，所述采空区地表的最大下沉值通过如下公式计算：W
m
=hqcosψ；式中，W
m
为最大下沉值；h为煤层厚度；q为下沉系数；ψ为煤层倾角；所述动态下沉方程为：；式中，W(t)为最大下沉点动态下沉值；t为时间；c为时间系数；τ为地表点出现最大下沉速度的时刻；T为下沉总时长；Ф1(t)、Ф2(t)为分段Knothe时间函数；e为自然对数。4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，其特征在于，获取管道动态应力曲线的方法包括：设置计算点，计算采空区地表的最大下沉值；计算采空区对煤层的影响半径，以所述影响半径的边缘作为管道变形的下沉起始点；计算管道在所述下沉起始点的弯矩；根据所述最大下沉值、影响半径、管道在下沉起始点的弯矩，计算管道动态应力σ1；计算管道因内压受到的应力σ0；计算管道的最终应力σ：σ=σ1+σ0；根据最终应力σ绘制管道动态应力曲线。5.根据权利要求4所述的一种煤矿采空区埋地管道的综合安全评价方法，其特征在于，所述采空区地表的最大下沉值通过如下公式计算：W
m
=hqcosψ；式中，W
m
为最大下沉值；h为煤层厚度；q为下沉系数；ψ为煤层倾角；所述影响半径通过如下公式计算：r=H/tanα；式中，r为影响半径，H为煤层采深，α为开采影响角；若埋地管道在采空区属于管
‑
土协同变形，则管道在下沉起始点的弯矩通过如下公式计算：
；式中，M
A
为管道在下沉起始点的弯矩，W(l1,γ)为管道下沉最大点的下沉值，L为管道下沉起始点到计算点的距离，EI为管道的弯曲刚度，λ为设定系数，且，k为弹性地基系数；若埋地管道在采空区属于管
‑
土非协同变形，则管道在下沉起始点的弯矩通过如下公式计算：；式中，M
A
为管道在下沉起始点的弯矩，EI为管道的弯曲刚度，y
D
为暗悬空区域尾端的下沉值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李虎，安兆暾，刘思铭，唐雪梅，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：