1、基于概率积分法的输油管道穿越某煤矿安全性评价摘要：运用概率积分法对某输油管道穿越某煤矿的安全性进行了评价，结果表明，地表最大水平变形值、地表最大曲率值、地表最大倾斜值均超过了管线不产生破坏的临界值，严重威胁输油管道的安全，因此必须采取有效措施，防止变形进一步扩大。 关键词：概率积分法；采空区；地表变形；最大下沉值 中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 某输油管道以埋地的方式穿越某煤矿东一采区，距离采空区距离为240 米，埋深 1.2 米，影响管道长度 8km，采区目前开采煤层倾角 30，开采煤层上限标高-145 米，下限标高-1200 米。十二煤分层开采，厚度为 2.72
2、m，采煤深度为 0-1630 米之间。为了输油管道的安全运行，为此需要对输油管道所经管段的稳定性做出评价。 1 概率积分法 概率积分法是以正态分布函数为影响函数，用积分法表示的地表移动预计方法。其原理是：在能够对地表点产生影响的井下煤层位置进行单元开采后，则在该点处形成一个单元下沉盆地，因此，该点的总移动变形值应为在采动影响范围内的所有单元矿层开采后对该点的采动影响叠加法。 以计算采空区走向主断面地表的移动和变形值为例，其计算方法如下： 图 1 地表走向主断面的移动和变形计算原理图 A，B-实际开采边界；C，D-计算边界 最大下沉值： 最大倾斜变形值： 最大曲率值： 最大水平移动值： 最大水平
3、变形值： 式中，为走向有限开采时的计算长度。 2 地表移动和变形参数的确定 利用概率积分法计算采空区地表变形值，需要确定几个基本参数，主要包括：煤层采厚 M，煤层倾角，主要影响范围角的正切，下沉系数，开采影响传播角，水平移动系数，开采深度。根据某煤矿的地表移动观测站提供的数据，确定计算地表移动和变形的参数如下： 煤层采厚 M=2.72m，煤层倾角=30，开采影响传播角=90-0.6，下沉系数=0.86，水平移动系数= =0.25，=0.21，主要影响半径 R=，其中=1680m，=1700m，=1683m，=2.3，=2.3, =2.1； 3 采空区地表变形评价 运用以上概率积分法对林盛煤矿采
4、空区地面移动和变形值进行了计算，得出采空区走向主断面和倾向主断面上的下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值预测计算结果见表 1。利用计算机绘制相应的走向主断面和倾向主断面上移动和变形值的分布曲线图。 表 1 某煤矿采空区的计算结果 采空区走向主断面上移动和变形值的分布曲线图如下所示： 图 2 走向主断面下沉值 图 3 走向主断面倾斜变形值和水平变形值 图 4 走向主断面曲率值图 5 走向主断面水平移动值 采空区倾向主断面上移动和变形值的分布曲线图如下所示： 图 6 倾向主断面下沉值 图 7 倾向主断面倾斜变形值和水平变形值 图 8 倾向主断面下沉值 图 9 倾向主断面倾斜变形值和水平变
5、形值 煤矿开采所造成的输油管道地表走向最大下沉值为 2026mm，倾向最大下沉值为 2023mm，沿着输油管道地表走向最大倾斜值为 5.295mm/m，倾向最大倾斜值为 5.2mm/m，沿着输油管道地表走向最大曲率为0.02110-3/m，倾向最大曲率为 0.01910-3/m，沿着输油管道地表走向最大水平移动值为 506mm，倾向最大水平移动值为 835mm，沿着输油管道地表走向最大水平变形值为 2.012mm/m，倾向最大水平变形值为3.1mm/m。 4 结论 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程要求，保证输油管道不产生破坏的前提下，地表水平变形 2.0mm/m，地表曲率
6、 0.210-3/m，地表倾斜变形 3.0mm/m。参考这个标准，可知在煤矿采空区旁 240m 通过的 k87mk95 输油管道在现状情况下是不安全的，因此必须采取有效措施，防止变形进一步扩大。 参考文献： 1 何国清，杨伦，凌赓娣等.矿山开采沉陷学M.徐州：中国矿业大学出版社，1989. 2韩双，邓建立.高速公路连接线通过某煤矿安全评价J.辽宁工程技术大学学报，2007，26（3）：381-383. 3杨梅忠，任秀芳，于远祥.概率积分法在煤矿采空区地表变形动态评价中的应用J.西安科技大学学报，2007，27（1）：39-42. 4中华人民共和国煤炭工业部.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程M.北京：北京煤炭工业出版社，1996.
