采动影响下浅埋输油气管线变形监测与风险性评价方法及应用实践

目前,我国油气资源主要以埋地管线的形式输送,穿越采空区时采动造成的地表移动变形必然会对埋地输油气管线产生一定的影响和危害。鲁皖管道济宁支线穿越兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿,与煤矿三采区3308工作面最近水平距离仅85 m。为保证鲁皖管道济宁支线在安全运行的前提下实现3308工作面安全高效开采,提出了浅埋输油气管线及地表变形监测与评价方法。基于3308工作面地表移动变形实测及管线应力监测数据,研究了鲁皖管道济宁支线沿线地表变形特征及对管道的影响,分析了采动影响下的管线监测应力变化,在此基础上对受采动影响埋地管线当前的风险性进行了评价并给出管线防护建议措施。结果表明:目前3308工作面开采造成的地表下沉及倾斜变形对管道变形影响较小,管道沿线地表的当前稳定性级别为Ⅳ级,危险程度较低;地表移动变形对管道应力状态有一定的影响,特别是初期开采区域距离管线较近,管道沿线地表下沉较活跃,导致管道轴向应力增大;对管道进行一定周期的应力监测,监测结果均低于管道预警规范的第三级阈值,管道运行始终处于绿色无风险范围内,后续需继续采取措施对采空区场地及埋地输油气管线进行变形监测和日常防护。研究结果对于埋地输油气管线下安全高效采煤具有一定的借鉴意义。

巨厚弱胶结覆岩深部开采大能量事件与地表沉陷关系研究

陕蒙矿区是我国重要的煤矿开采基地,区域侏罗系煤层覆岩中普遍存在巨厚弱胶结覆岩,虽然覆岩岩性总体呈中硬偏软弱,但实测地表下沉相对较小,且伴随频繁的大能量事件发生,给工作面安全高效开采带来了较大安全隐患。为研究巨厚弱胶结覆岩深部开采大能量事件与地表沉陷的关系,对石拉乌素煤矿1203工作面与1208工作面进行了地表沉陷实测与矿震资料分析,获得了该地区地表移动变形规律和矿震数据,通过对比分析研究发现:巨厚弱胶结覆岩地表移动变形下沉分布集中,最大下沉处均位于工作面中部偏向已采工作面侧,整体地表下沉盆地形态及下沉增加过程与中东部相似,但在未达到充分采动时,西部巨厚弱胶结矿区地表下沉值相比中东部明显偏小;巨厚弱胶结矿区煤层回采过程中均存在微震事件的活跃期,该阶段微震事件的能量和次数较高,同时伴随着105 J≤E的大能量事件发生,105 J≤E的矿震事件虽然频次较低,但在能量释放上占据重要地位;弱胶结矿区地表沉陷与能量事件之间存在着关联性,随着工作面的推进,最大下沉值突变往往伴随着大能量事件的发生。

煤矿开采影响下浅埋输油管线变形及力学响应特性

针对输油管线穿越采动影响区时的管道变形、选型设计和安全防护等问题,以山东某煤矿3308工作面开采为背景,根据该区域地质条件、管道参数及实测数据,采用数值模拟方法分析了煤矿开采影响下管道的受力变形及区域性特征,研究了管道及土体不同物理力学参数对管道所受应力变化的影响。结果表明:受采动影响的埋地管道变形可分为无变形区段、拉压过渡区段和压缩变形区段,拉压过渡区段存在轴向应力方向变化的拐点;3308工作面开采过程中,管道中点处沉降位移最大,与模拟的管道沿线地表最大下沉值相等,管土间的变形为“管-土协同变形”,管道所受轴向应力由管道两端向中点先增大后减小再增大;不同的管道与土体物理力学参数对管道所受轴向应力的变化有着不同的影响,管线选型时需要综合考虑。研究结果可为采动影响区埋地输油管线的选型设计、施工运营和安全维护提供参考。

基于SBAS-InSAR技术的矿区沉降监测研究

传统矿山监测以全球定位系统测量、水准测量为主,不能实现大范围监测,大规模开采煤矿资源易引发地表形变,对人民生命财产构成严重威胁。以Sentinel-1A影像为例,采用小基线集技术(SBAS-InSAR)对矿区进行处理,获取矿区时序沉降数据,分析矿区工作面上方的沉降信息。同时,采用水准监测数据与所得的沉降结果数据对比分析,验证了SBAS-In SAR技术在矿区形变监测中的可行性。该项研究工作表明,SBAS-In SAR技术可以有效对矿区沉降进行监测,为矿区形变异常监测提供参考依据。

基于倾斜摄影测量的油库精细三维建模方法研究

倾斜摄影测量三维建模技术对预防油库突发性危险监测具有较大作用,但其部分三维模型精度不能满足信息化平台精细模型的需求。本文针对无人机低空倾斜摄影测量在油库模型建模过程中存在的油罐三维模型漏洞、消防栓模型扭曲、油管模型变形等问题,提出一种基于倾斜摄影测量与多源数据融合的三维建模方法。实践表明:该方法能够解决模型漏洞、模型细节粗糙、模型纹理模糊等问题,可为“数字城市”提供信息化平台并得到应用。

东滩煤矿3306工作面开采地表移动变形规律分析

工作面开采时,为了解工作面上方区域地质采矿条件下地表移动变形状况,通过建立地表移动观测站的方式获得观测数据,并通过数据进行分析计算地表移动范围大小和位置的参数以及地表动态移动与变形的参数;根据实测下沉值,拟合下沉系数、水平移动系数等进行预计、分析,研究地表最终移动与变形值的大小及分布规律。

东滩煤矿滋阳断层保护煤(岩)柱设计可行性研究

东滩煤矿三采区行人巷沿东部采区边界南北向布置,北部直至滋阳断层保护煤柱线。在三采区行人巷掘进距物探滋阳断层面115 m时,迎头提前揭露滋阳断层带,经钻孔探查断层实际平面位置较物探解释位置向井田内发生摆动。为保证今后矿井生产安全,对滋阳断层煤(岩)柱留设进行计算研究。

测量高程结合地质层位控制技术在煤巷贯通中的运用

随着社会的不断发展与进步,尤其是测量高程结合地质层位控制技术不断创新与发展,广泛运用于煤巷贯通相关一系列工作环节。在煤矿井下相关的巷道建设环节中,通常需要运用该技术,并采取相关的措施提高巷道安全性能。测量高程结合地质层位控制技术具有较高的精确度,可以满足井下巷道开挖的质量水平。

横坑切梢小蠹对植物挥发物的电生理和行为反应

为筛选出适宜配制横坑切梢小蠹(Tomicus minor Hartig)引诱剂的有效化合物,测定了横坑切梢小蠹雌、雄成虫对寄主云南松主要挥发性化合物的触角电位(EAG)和行为反应。结果表明:与对照相比,在10 g·L-1浓度刺激下所测试的9种植物挥发物都能引起横坑切梢小蠹雌、雄虫触角的EAG反应,且触角对不同挥发物的EAG反应差异显著(P<0.05),其中雌、雄虫对(+)-α-蒎烯、(+)-柠檬烯、(+)-3-蒈烯、β-蒎烯和异松油烯的EAG反应较强;在剂量反应试验中,雌、雄虫的EAG反应都随着(+)-α-蒎烯、(+)-柠檬烯、(+)-3-蒈烯和β-蒎烯浓度的增加而增强,当浓度增加到10 g·L-1时,EAG反应最强;而雌、雄虫对异松油烯的EAG反应在1 g·L-1最强;除(+)-柠檬烯没有明显的定向作用外,(+)-α-蒎烯、β-蒎烯、(+)-3-蒈烯和异松油烯对横坑切梢小蠹均表现出了明显的引诱作用;行为反应多重比较表明,(+)-α-蒎烯在10 g·L-1浓度下对雌雄虫的引诱作用最大。该研究结果可为开发横坑切梢小蠹林间引诱剂提供参考。