油气输送管道过采矿塌陷区应急治理措施

随着我国长输油气管道建设里程的不断增加,越来越多的管道通过了矿产探矿区、采矿区和采空区,这些地区以后均有可能会因地下矿产的过度开采造成不同程度的地面沉陷、地表开裂,进而对埋地输油气管道造成破坏。为了保障这些地区管道安全,需要对不同采空区情况提出适宜的治理措施,这对于采空区管道而言属于需要进一步研究的新课题。以蒲县—河津输气管道遭受的采空塌陷地质灾害为例,通过建立采空区沉降监测系统和开展管道应力状态分析校核等手段,综合物理勘测、现场监测数据分析、专家经验、管道应力计算分析以及采空区地质安全评价,采取管沟开挖、截排水、焊缝保护、适时抬管、降压输气、监测预警等应急措施,有效降低了管道遭受危害风险,保障了管道安全运营。     

地下资源开采诱发的一种滑坡模式研究 ——以采空触发滑坡为例

矿山开采必然会带来一系列地质灾害问题,采动滑坡作为其主要灾害之一,严重影响着人类生产活动。然而,凭借笔者多年的工程实践经验,对山西煤矿区发生的滑坡灾害进行调查研究后发现,有一类滑坡从发育位置、变形特征、形成机理等方面均有异于传统意义上的"采动滑坡",但又受采动间接影响,兹称其为"采空触发滑坡"。通过对山西煤矿区此类型滑坡的典型案例进行研究分析,总结该类型滑坡特征,区分其与传统采动滑坡的异同点,主要有以下4个方面:采空触发滑坡通常发育在采空沉陷影响区以外的一定范围内;其变形一般在采空沉陷结束后才开始显现,且变形通常持续时间较长;开采沉陷并非滑坡形成最直接的影响因素,而是由坡体内部软岩蠕变破坏所致;采空触发滑坡的发生是一个能量逐渐累积的过程,即具有聚能效应。结合笔者前期研究成果,最后对采空触发滑坡的形成过程和成因机理进行了初步分析发现,该类型滑坡形成机理分为4个破坏阶段,分别为应力调整阶段、蠕动变形阶段、变形加速阶段与斜坡失稳阶段,与其对应的破坏模式为采空沉陷结束—坡体内部岩体应力松弛—软岩蠕变—蠕变作用向坡顶发展—坡体挤压变形、破坏。     

煤矿采空沉陷区地面变形危害评估研究

深部煤层开采引起的采空沉陷区地面变形,是矿山开采普遍存在的环境工程地质问题,不仅破坏矿山环境,而且造成巨大经济损失.结合力学分析及矿山数据资料,本文运用三角函数方法,对地面变形的最大沉陷量与沉陷面积进行估算,预测煤层开采后的危害程度.根据深部开采地表移动变形特点,调整生产方式,制定合理措施减轻地面沉陷,为减少或防止矿区地面变形危害提供理论支持.     

煤矿采空沉陷区地面稳定性评价研究

通过对影响煤矿采空沉陷区地面稳定性的时间因素和空间因素的综合分析,提出了煤矿采空沉陷区地面稳定性评价分区方法,根据不同的稳定状态在空间上可将煤矿采空沉陷区地面分为稳定区、暂时稳定区、不稳定区3个区域。在治理工作实施之前,应对采空沉陷区地面进行稳定性评价,对于不同地面稳定性等级的区域,应根据其稳定状态采取不同的治理对策。     

采动影响下天然气管道变形演化模拟试验研究

研究煤与天然气共采区域内天然气管道变形、破坏及失效模式,可准确地预测和修正采动影响下管道变形位臵、确保油气工程的安全稳定。结合某煤矿21102工作面沉陷区参数,设计塌陷土体中管-沙相互作用试验装臵,模拟管道在采动影响下应变演化规律,运用ABAQUS软件对管道受力特征进行分析。结果表明:塌陷区边缘管道主要发生斜向拉伸变形、中部管道主要发生弯曲变形,二者是管道发生破坏的主要原因;塌陷区内管道的受力状态以塌陷中心为原点呈现对称性;塌陷区边界至塌陷区中心内的管道受力状态以管道下沉曲线的拐点为原点呈现反向对称性,拐点所在垂线为塌陷区中部和边缘的分界线;管道底部和顶部的应变分布大致呈现镜面对称性。     

采空区沉陷规律研究

该文从煤矿采空塌陷的一般规律、地表移动和变形等方面,论述了采空沉陷对地面建筑物的影响问题,对减小地表沉陷影响有借鉴意义。     

煤层气采空井冬季集输管道维护经验及建议

为了弄清煤层气采空井冬季集输的特点,确保采空井冬季运行稳定,通过总结采空井CK-02的生产维护经验,认为冬季管道内积水是采空井的维护难点,采空井管道应尽量避免布设在平缓路段,通过在合适位置缠保温设备,加装凝水缸或加装放水球阀等措施,确保管输安全。并根据上述经验,对新投运的CK-03,以及改线后CK-02井的管道改造提出合理化建议。     

软岩地层中采空隐患区对高铁路堤沉降影响分析

以贵南高铁穿越软岩采空区工程为依托,分析了高铁穿越软岩采煤沉陷区的工程重难点问题。基于综合物探和钻探得出的采空隐患区域分布以及试验得到的岩土体物理力学参数,运用FLAC3D数值软件模拟分析了软岩地层中采空隐患区对高铁路堤沉降的影响。通过分析模拟结果得出:高铁荷载作用下,软岩地层中的应力和变形会扩散到埋深90 m范围内的采空隐患区部位,隐患区的变形最终导致路堤表面最大沉降变形为16. 2 cm,可达正常变形(7. 6 cm)的2. 13倍;埋深在90 m左右的采空隐患区域,垂直路堤方向距离大于100 m时,影响程度在2. 5 cm以下;建议采取全胶结注浆法、高架跨越法对隐患区域进行治理,采用复合桩板结构对路基进行加固。     

采空滑坡成因机制分析

在现场地质调查的基础上,对滑坡变形破坏特征和发育过程进行了分析,结果表明:滑坡失稳破坏系地下采空诱发,进而对地下采空诱发地表斜坡失稳机制进行了探讨。地下采空导致整个上覆坡体变形沉陷并发生地表浅部滑动破坏,其变形过程可以归结为4个阶段,即煤层开采、后缘拉张、坡体剪切、滑坡发生。     

采动影响区外缘上覆黄土滑坡形成力学机制

以山西省阳泉市坡头滑坡为例,在详细查明矿区工程地质条件、滑坡变形破坏特征、采空区与滑坡发育的空间位置关系以及采空沉陷规律的基础上,应用FLAC3D数值模拟软件分析了采动影响区外缘第四系黄土覆盖层的应力应变关系、位移变形特征.获得了该滑坡形成的力学机理:黄土滑坡受采空区上覆岩层移动变形控制;采动引起上覆岩层的蠕动对表层黄土的挤压变形具有放大作用;黄土滑坡的变形破坏具有聚能效应.     

天然气管道建设场地房采采空区稳定性评价方法

为了准确评估天然气管道建设场地房柱式开采工艺遗留采空区的稳定性,在分析采空区地质条件的基础上,根据有关规范要求,完成了开采沉陷区地表残余影响的移动变形计算、覆岩破坏高度与建设工程影响深度的安全性分析、煤柱的长期稳定性分析。综合分析结果表明,天然气管道建设场地房采采空区不稳定。论文还提出了处理不稳定采空区的措施建议,可为房柱式开采工艺遗留的采空区地表建设提供参考。     

开采沉陷区桥梁结构变形和内力分析

为了指导处于开采沉陷区的桥梁结构尺寸和配筋的设计和验算,在开采沉陷区引起的岩体移动变形和地表移动变形规律的基础上,阐述了采动区桥梁结构的变形破坏规律,并着重利用结构力学的方法系统地研究了主要构件的内力计算,从定性和定量两个方面为采动区桥梁设计提供参考.     

采煤沉陷区上方建设天然气管线基础稳定性研究

采煤沉陷引起的地表移动变形会对天然气管线造成损坏性影响,从管线坡度的变化、竖曲线的变化、横向移动变形、水平拉伸和压缩变形及管道应力变化等方面分析了采煤沉陷对天然气管线的影响问题;描述了采煤地表移动变形时间过程中的初始期、活跃期和衰退期地表下沉量和所经历的时间过程;在考虑地表下沉还没有达到完全稳定结束及存在部分残余下沉量的情况下,讨论了地表沉陷残余变形的计算方法;最后给出了在采煤沉陷区上方建设天然气管线的安全技术措施。     

莱芜市孝义河大桥工程事故诊断与分析

通过调查了大桥所在区域地表变形及建(构)筑物破坏情况,对大桥桥面变形监测成果进行了分析,认为该大桥地处某煤矿采空沉陷区内,地表变形目前尚未稳定,仍存在持续发展趋势;因地下采空引发地表变形,诱发老断层复活是导致工程事故的主要原因。     

煤层顶板软硬覆岩沉陷变形特征及地下水的影响

通过模拟煤层顶板不同的软硬覆岩在煤层采空后的沉陷变形过程,探讨了不同岩体的力学性质及水理特性及其对固结沉降的影响.实验表明,软硬不同的岩体在固结沉陷过程中存在明显差异.软岩比硬岩更易变形,且软岩遇水后,抗压强度降低,固结变形速度和沉陷量增大.     

黄台峰风井场地建筑物变形机理研究及治理

采空区引起的地面变形破坏可分为两大类,一类是采空塌陷区变形导致的,一类是非塌陷区变形导致的。而非塌陷区地面变形破坏又分为采空塌陷变形引起的边坡变形破坏和山体塌陷过程中隆起区的地面变形破坏。本文通过对隆起区变形破坏产生的原因进行分析,提出治理这类地面变形破坏所采取的措施,最终取得了良好的社会和经济效益。     

开采沉陷预计在采空塌陷灾害勘查评估中的应用

该文简要介绍了开采沉陷预计的理论、方法等内容,并对唐山市区采煤塌陷及其波及区的危险性进行了定量评估。结果表明,开采沉陷预计成果能够作为采空塌陷及其波及区上工程建设的防灾减灾工作的地质依据。     

高等级公路采动破坏特征及治理措施

针对开采沉陷引起的高等级公路不同程度破坏的现状,分析了开采沉陷5个变形指标对高等级公路的影响,得出了高等级公路采动破坏特征。在此基础上,考虑到高等级公路采动变形发展的时空过程,根据不同开采时期的高等级采动破坏程度,提出了不同开采时期高等级公路治理措施和保护对策。     

采空塌陷区体积扩展规律及计算方法

为了更好地了解采空塌陷的变化特征,对采空塌陷区的体积扩展规律及其预计方法进行了研究。在相同和不同的地质条件下,将开采面积按照10%的步距增大,分别预计地表各移动变形值,通过多组实验数据分析得出开采面积与沉陷体积成线性正相关,同时推算出采空塌陷区体积的计算方法。实验结果表明:同一地质条件下,相同的开采面积会产生相同的沉陷体积;对于不同的开采条件,提出以煤层开采面积S和下沉系数q计算采空塌陷区体积的新方法,并验证该方法具有较好的适用性。     

矿山采空区上覆油气管道移动变形分析

针对西气东输油气管道穿越煤层采空区其受地表沉陷灾害的威胁这一问题,在充分利用煤矿区对开采地表沉陷灾害方面研究成果的基础上,通过应用概率积分法结合数值模拟的方法来研究采空区上覆油气管道的移动变形,从而实现对采空区上覆油气管道的移动变形进行分析与预计。