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。

营盘壕煤矿首采面地表移动特征实测研究

为掌握营盘壕煤矿首采工作面高强度开采条件下的地表移动变形特征,根据该矿2201工作面大采深、巨厚弱胶结覆岩以及地表由风积沙所覆盖的特征,在该工作面地表建立了地表移动观测站。通过历时15个月共11次地表移动观测,获取了工作面地表移动变形的实测资料。根据对实测数据的处理分析,得到了首采面地表移动变形角量参数和概率积分法预计参数,并进一步分析了该地质采矿条件下地表下沉速度的变化特征。研究表明:①在营盘壕煤矿的地质采矿条件下,首采面推进过程中地表点移动变形值始终较小,且地表下沉过程中未出现过活跃期;②当首采工作面推进至1 634 m时,非充分开采的地表下沉率仅为0.171,主要影响角正切为1.13,开采影响传播角为89.5°,拐点偏移系数为0.08;③该工作面的倾向非充分开采及其上方的巨厚弱胶结砂岩层的控制作用是地表移动变形值与下沉率较小的主要原因。研究结果对于巨厚弱胶结覆岩深部开采条件下的地表移动变形控制与建(构)筑物保护具有一定的参考价值。

基于完整钻孔柱状数值模拟的岩层移动角求取

在矿山开采沉陷的计算中,通常采用经验法来确定岩层移动的角值参数。但在我国西部的一些新建矿区,由于地表观测资料积累较少或缺乏临近的煤田作为类比,应用经验法会有明显的缺陷,如何合理地确定岩层移动角就存在着困难。数值模拟法只要利用前期地质勘探的钻孔数据求取移动角,而无需地表移动变形的观测资料,可以作为解决该问题的有效方法。但现有的研究普遍基于地层简化结果建模,这势必引起一定的误差。为研究基于完整钻孔柱状结果的数值模拟求取岩层移动角的可靠性,分别基于地层全柱状结果和简化结果建立了FLAC3D模型,经过对比分析,得出基于全柱状结果的FLAC3D模型计算结果与矿区后期实测的角值符合更好,指出了基于完整柱状建模求取岩层移动角是更加合理和准确的。