及时地掌握煤矿地下开采的具体情况及采动影响情况。根据采矿地质条件，对煤矿地下开采在煤气管道沿线所引起的地表移动和变形进行预计，给出管道沿线地表移动变形值。同时考虑并分析其它影响因素，并结合管道受力的特点，综合评价煤矿采空影响区对煤气管道的危害程度。研究煤矿开采引起的地表移动变形对煤气管道的影响，在未引起损坏和造成事故之前，及时发现问题并做出处理，对工程项目设计施工维护和安全运营都有定的指导意义。国内外研究现状和发展趋势开采损害预计理论的研究现状人类对工程开挖引起的地表移动与变形模型的研究是从地下矿山，尤其是煤矿开采的研究开始。作为地下工程的附加效应开采损害，其研究已有较长的历史，同时也创建了各种理论方法，并日趋成熟。地表开采损害问题早己被人们所注意，建立了许多系统的理论，从各个不同的角度出发，形成了多种地表移动与变形预计方法。这些方法按采用方法的基础可分为经验方法分布函数法理论模型法三大类。其中最具代表性的是年代，以苏联学者阿维尔申及沙武斯托维奇为代表提出的连续介质理论年代，波兰学者李特威尼申院士为代表提出的随机介质理论，他用严密的数学理论将岩体视为非连续介质提出了随机介质理论，卓有成效地促进了岩移工作的开展。年代初，我国学者刘宝琛廖国华在随机介质理论基础上解决了地表移动平面预计问题，近年来，又成功地解决了地表预计空间问题覆岩内移动预计问题露天开采移动预计问题，发展为概率积分法特殊地表地形问题的预计体系，目前已成为我国较为成熟应用最广泛的预计方法之。世纪末，我国开采沉陷预计理论与实践研究出现了日新月异的发展，何国清和吴戈分别给出了地表下沉盆地剖面的偏态表达式威布尔分布和分布于广明从非线性科学角度认识开采沉陷的复杂性，开始研究开采沉陷的非线性机理和规律范学理赵德深张玉卓徐乃忠等着手研究采动上覆岩体离层形成的基本规律和离层注浆控制地表下沉的理论机制，为离层注浆减缓地表沉陷技术的实施提供了有力的理论依据崔希民对主断面的地表移动与变形进行了实时位形上的分析建立了开采沉陷的流变模型等。地下开采形成采空区对煤气管道影响研究现状管道工程建设过程中往往采取绕道躲避采空区为主，避开采动影响区或采取压煤赔偿办法。避让会大幅度增加投资，压煤又会损失矿产资源，目前的情况是，过采动影响区有时无法回避，因此建线与压矿投资与效益形成尖锐矛盾。当输气管道穿越采空区时，采空影响区煤气管道研究实质就是研究采空区引起地表的移动破坏规律及特点。给输气管道带来威胁的采空区不但涉及已有采空区，还涉及管道下压覆煤炭资源开发利用形成的新的采空区的问题，对于前者，般通过预计采空区引起地表剩余沉陷来解决，对于后者仍然通过预计开采引起地表移动变形程度来评价，通过特殊开采方法来控制开采引起地表沉陷损害的程度是解决这问题的有效途径。采空区可能引起地表坍塌沉降变形和开裂等次生地质灾害。若管道在地表变形区通过，可能造成管道悬空甚至折断在沉降盆地通过，管道可能发生弯曲变形，极不利于管道安全。但是管道发生多大变形时将破坏，目前尚无该方面的定量判定指标依据。因而，输气管道在地基沉降影响下的破坏的判据是国内外亟待研究解决的问题。在管道工程通过采空区的影响方面，目前国内外专门的研究不多，主要是在欧洲美国等国家，这些国家已经建成了相当规模的油气管网，国内对煤气管道下伏采空区进行的只是针对些区段进行了调查和地质灾害评价工作，如中国地质环境监测院迸行的鄯乌线柴窝铺芦草沟采空调查评价西气东输进行的山西采空调查工作，些煤气管道评估过程中只能借鉴采矿铁路建筑等行业国内外相关的工程经验，而缺乏针对管道工程特性的采空区的影响研究。本文主要研究内容及安排本课题的主要目标是研究地下开采对煤气管线的影响，并提出合理的采空区及管道的处置措施。在对煤气管道沿线采空区的基本情况调查的基础上，对采空区影响煤气管道的主要因素分析利用以概率积分理论为基础的地表剩余移动变形预计方法对地表剩余移动变形进行预计结合地表移动变形指标与管道自身抗变形能力，研究管道在地表移动变形下的受力特点，并提出采空区治理方案和管道的安全保护措施。主要研究内容如下地下开采引起的地表移动变形预计。评价地表移动变形对管道的危害，主要通过地表移动变形指标来判别，地表移动变形的预计主要通过概率积分理论的静态极值法和地表剩余移动变形极值法。采空区影响地表破坏的主要因素分析。研究采空区对煤气管道的影响程度，就要对采空区引起地表破坏的情况进行研究，主要根据采空区影响地表破坏的地质条件采矿条件时间因素及采空区中的煤柱稳定性来分析引起地表,,摘要随着对天然气资源的大量需求，我国煤气管道工程也进入个高峰期，煤气管道工程由于其延伸长度大，不可避免地通过广泛分布的煤矿采空区。煤矿采空影响区的地表移动变形破坏给煤气管道建设带来了特殊的困难。研究煤矿采空影响区对煤气管道的影响，不仅对保证煤气管道在设计使用年限内安全运营有着重要的理论意义，而且对今后煤气管道如何合理安全地穿越采空影响区，充分利用地下矿产资源均有普遍的指导意义。课题结合煤矿开采引起地表移动变形破坏规律及有关研究成果，全面分析了采空区影响地表破坏的主要因素，并根据采空区的特点按开采方法开采深度与开采厚度之比及采空区形成时间与停采时间对采空区的稳定性进行分类在分析采空区引起的地表移动破坏规律及煤气管道特性的基础上，给出了适应不同采空区类型的预计地表剩余移动变形和评价采空区煤柱稳定性的理论方法建立以采煤方法采空区形成时间覆岩岩性及开采深厚比为评价指标分析了煤气管线在地表移动变形下的反应，并结合实际情况提出合理的处置方法和保护措施。关键词地下开采，采空影响区，煤气管道，目录绪论选题的背景目的和意义国内外研究现状和发展趋势本文主要研究内容及安排地表沉陷破坏规律及主要影响因素分析地表沉陷破坏规律分析影响地表移动变形破坏程度的主要因素分析地下开采对煤气管线的影响分析煤气管线在沉陷作用下的反应采空区地表变形对煤气管道变形的影响煤气管道穿越采空区的安全措施煤气管道及沿线采空区处置方法新型管材的利用结论结论展望参考文献致谢附录附录绪论选题的背景目的和意义我国是以煤炭资源为基础能源的国家，在煤炭资源的开采中，不可避免地形成采空区，采空区会引起地表移动变形破坏，因此就势必会对临近的些大型基础设施建设造成定的影响。目前我国大量建设的高速公路铁路及煤气管道工程等都属于延伸长度大的线性构筑物，当这些线性构筑物不可避免地穿越煤矿采空影响区时，必然会受到采空区损害的影响。近年来随着对石油天然气资源的大量需求，我国也加大了对油气资源的开发和利用，为了将这些重要的能源和原料运送到最需要的地方去，管道输送是最重要的手段。地下大量的煤炭被采出后必然形成大范围的采空区，是西气东输管线通过区产生地面沉塌陷地裂缝等地质灾害的主要因素。地下矿体被采出后，开采过程中遗留的矿洞巷道和残留矿柱，由于上覆地层松软支护不利和矿坑疏干排水等因素，上方岩层在重力作用下发生弯曲离层乃至冒落，可能致使其顶板沉陷或冒落，形成地面再次沉陷，严重者出现地面开裂和沉塌，所有这些产生地表移动变形破坏的范围，统称为煤矿采空地表沉陷区。采空沉陷区的形成主要取决于矿层条件顶板岩性特征地质构造采高开采条件等。本文把采空区影响的范围或区域称为采空影响区。由于煤矿采空影响区内的地表沉陷引发地面塌陷地裂缝等灾害发生时，不仅破坏自然景观，毁坏农田，还会对通过地区的输油气管线造成破坏，甚至导致重大的安全事故发生。煤气管道由于其延伸长度大，再加上输送的物质具有易燃易爆及有毒等特性，其与下伏采空区的相互影响给采空区煤气管道建设带来了特殊的困难。在工程建设中般应尽量避开，但煤矿采空区往往是分布广泛，因此不可避免地受到采空区的影响。相应地会给煤气管道的施工和使用带来风险和潜在危害，还可能造成煤气管道爆裂泄漏事故，造成定的经济损失，给社会造成极大的影响。当煤气管道经由煤矿采空区边缘或穿越煤矿采空区时，必须及时地掌握煤矿地下开采的具体情况及采动影响情况。根据采矿地质条件，对煤矿地下开采在煤气管道沿线所引起的地表移动和变形进行预计，给出管道沿线地表移动变形值。同时考虑并分析其它影响因素，并结合管道受力的特点，综合评价煤矿采空影响区对煤气管道的危害程度。研究煤矿开采引起的地表移动变形对煤气管道的影响，在未引起损坏和造成事故之前，及时发现问题并做出处理，对工程项目设计施工维护和安全运营都有定的指导意义。国内外研究现状和发展趋势开采损害预计理论的研究现状人类对工程开挖引起的地表移动与变形模型的研究是从地下矿山，尤其是煤矿开采的研究开始。作为地下工程的附加效应开采损害，其研究已有较长的历史，同时也创建了各种理论方法，并日趋成熟。地表开采损害问题早己被人们所注意，建立了许多系统的理论，从各个不同的角度出发，形成了多种地表移动与变形预计方法。这些方法按采用方法的基础可分为经验方法分布函数法理论模型法三大类。其中最具代表性的是年代，以苏联学者阿维尔申及沙武斯托维奇为代表提出的连续介质理论年代，波兰学者李特威尼申院士为代表提出的随机介质理论，他用严密的数学理论将岩体视为非连续介质提出了随机介质理论，卓有成效地促进了岩移工作的开展。年代初，我国学者刘宝琛廖国华在随机介质理论基础上解决了地表移动平面预计问题，近年来，又成功地解决了地表预计空间问题覆岩内移动预计问题露天开采移动预计问题，发展为概率积分法特殊地表地形问题的预计体系，目前已成为我国较为成熟应用最广泛的预计方法之。世纪末，我国开采沉陷预计理论与实践研究出现了日新月异的发展，何国清和吴戈分别给出了地表下沉盆地剖面的偏态表达式威布尔分布和分布于广明从非线性科学角度认识开采沉陷的复杂性，开始研究开采沉陷的非线性机理和规律范学理赵德深张玉卓