研究煤與天然氣共采區(qū)域內天然氣管道變形、破壞及失效模式,可準確地預測和修正采動影響下管道變形位臵、確保油氣工程的安全穩(wěn)定。結合某煤礦21102工作面沉陷區(qū)參數(shù),設計塌陷土體中管-沙相互作用試驗裝臵,模擬管道在采動影響下應變演化規(guī)律,運用ABAQUS軟件對管道受力特征進行分析。結果表明:塌陷區(qū)邊緣管道主要發(fā)生斜向拉伸變形、中部管道主要發(fā)生彎曲變形,二者是管道發(fā)生破壞的主要原因;塌陷區(qū)內管道的受力狀態(tài)以塌陷中心為原點呈現(xiàn)對稱性;塌陷區(qū)邊界至塌陷區(qū)中心內的管道受力狀態(tài)以管道下沉曲線的拐點為原點呈現(xiàn)反向對稱性,拐點所在垂線為塌陷區(qū)中部和邊緣的分界線;管道底部和頂部的應變分布大致呈現(xiàn)鏡面對稱性。 

【文章來源】：采礦與安全工程學報. 2020,37(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

試驗管道受力狀態(tài)特征演變

通過以上分析和對管道頂?shù)撞繎兎植嫉谋容^，管道底部以倒置方式展現(xiàn)出的應變分布和管道頂部以正放展示出的應變分布大致相同，認為管道底部和頂部的應變分布大致呈現(xiàn)鏡面對稱性[21-22]。4 天然氣管道變形響應的數(shù)值模擬

目前礦井開采2-1煤層，21102工作面采用一次采全高長壁綜合機械化開采，全部垮落法管理頂板。隨著工作面的不斷向前推進，覆巖的運移變形逐漸波及至地表，根據(jù)礦井覆巖塌陷的時空發(fā)展過程，將采動影響下的覆巖塌陷階段劃分為6個階段，分別為第1，第2，第3，第4，第5，第6塌陷階段，與之對應的塌陷區(qū)最大附加軸向壓應力分別為48.2,80.3,126.4,144.1,152.7,160.2 MPa；最大附加軸向拉應力分別為30.4,68.7,123.4,128.5,131.7,134.6 MPa，模擬得到土體塌陷過程中管土組合模型的變形演化如圖9所示。圖9表明隨著塌陷范圍的不斷擴大，管道和周圍沙土產(chǎn)生的變形不斷增大，主要集中在塌陷區(qū)中心及邊緣，且塌陷區(qū)中心的變形量明顯大于塌陷區(qū)邊緣。在塌陷至第4階段時達到充分采動，管道豎向位移達到最大值，塌陷區(qū)邊緣的變形狀態(tài)不再發(fā)生顯著變化，繼續(xù)塌陷時管道的變形以當前狀態(tài)向塌陷中心兩側不斷擴展[28-29]。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]煤礦長壁開采條件下埋地管道的變形破壞規(guī)律研究[D]. 王坤園.中國地質大學(北京) 2017



本文編號：3249239