[实用新型]一种煤矿开采沉陷区埋地油气管道保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地表沉陷区地表埋地油气管道保护技术领域，尤其涉及一种煤矿开采沉陷区埋地油气管道保护装置及铺设方法。

背景技术

长期以来煤炭一直是我国的主体能源，且我国95％的煤炭资源采用地下井工开采，地下煤矿开采将造成了采空区上覆岩体冒落、移动与变形，当开采面积达到一定范围后，采动区地表产生沉陷。随着采动沉陷持续增大，地表构筑物将随之变形并破坏。近年来我国加大了能源结构调整，煤炭作为主体资源的地位仍将长期存在，但油气及其他新能源的开发利用将增大，作为油气输送的埋地管道覆盖面也随之增大。我国长距离油气输送的埋地管道穿越了煤田分布区，随着煤矿开采区面积的持续扩大，越来越多的埋地管道将受采动沉陷影响。

油气输送管道按材质主要分为钢管和柔性管两类。我国矿区埋地油气管道材质一般为钢管；相比钢管，柔性油气管有易弯曲、易铺设、可回收、更经济等特点。目前，柔性油气管道已经在海洋环境及油田开发中得到采用，实践表明采用柔性油气管道不但能保证油气资源的安全输送，还可以显著降低工程建设及运营成本。

现有技术中，为保护矿区埋地油气输送管道，主要采取以下措施：(1)预留保护煤柱，即管道附近不开采煤矿；实践表明，当管道穿越煤田时将产生巨大的管道下压煤量，严重影响矿区的可持续发展，以山西朔州某矿为例，该矿区有约10km的埋地管道穿越矿区，压煤量高达1.9亿吨，够大型现代化矿井开采15-20年。(2)通过实施监测管道变形及管道应力，并根据监测结果，通过复杂的升降装置对管道进行调整；该方法操作复杂，且要求持续高强度的监测，人力财力消耗巨大，并存在较大安全隐患。(3)采用悬吊装置，将埋地管道悬吊，地表沉陷过程中，部分土体施加给管道的附加应力由悬吊索承担，等沉陷稳定后重新填埋管道；该方法操作复杂且处理范围十分有限，管道保护过程中且需要修建悬吊构筑物，经济投入大。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术中所存在的技术问题，本实用新型提供一种对埋地油气管道不产生附加应力，工程造价低且简化工序的煤矿开采沉陷区埋地油气管道保护装置。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种煤矿开采沉陷区埋地油气管道保护装置，其特征在于，它主要包括：柔性油气管道、多个可伸缩套管和多个滑移机构，其中：

所述的柔性油气管道，沿开采沉陷区的埋地管沟进行分布；

所述的多个可伸缩套管，套设在柔性油气管道的外部，相邻两个可伸缩套管之间通过管道固定板相连接，其中，每个所述可伸缩套管内部的柔性油气管道呈弯曲状态分布；

所述的多个滑移机构，一一对应地固定在管道固定板上，柔性油气管道依次穿设在所述滑移机构中，并与滑移机构滑动连接。

进一步地，所述滑移机构包括滑动支座和多个钢制滚珠，滑动支座通过固定螺栓固定在所述管道固定板上，多个钢制滚珠滚动设置在滑动支座的内圆周上，并与柔性油气管道的外侧壁相配合。

进一步地，所述可伸缩套管和管道固定板通过连接机构相连接，所述连接机构包括法兰盘、上套管固定环、下套管固定环和连接螺栓，法兰盘的一侧固定在管道固定板上，法兰盘的另一侧设有向外延伸的连接凸台，可伸缩套管的端部套设在凸台上，且通过上套管固定环、下套管固定环和连接螺栓与凸台相锁紧。

进一步地，所述法兰盘的上方还设有监测钢管和连接卡套，监测钢管的下端通过连接卡套与法兰盘相连接，监测钢管的上端竖直向上延伸并露出地表至设定距离。

进一步地，相邻的两个管道固定板之间还通过限位钢丝绳相连接。

进一步地，所述管道固定板上设有固定套环，限位钢丝绳穿过固定套环后通过钢丝绳索夹相锁紧。

进一步地，所述可伸缩套管采用内置细钢丝带肋可伸缩的塑料管制作而成。

本实用新型的煤矿开采沉陷区埋地油气管道保护装置的铺设方法为：

第一步、计算在采动沉陷区规划的埋地油气管道沿线地表的最大变形预计值

根据煤矿开采沉陷学中概率积分法(该方法为煤矿开采损害相关规程推荐采用方法)计算在采动沉陷区规划的埋地油气管道沿线地表的最大变形预计值；

第二步、确定可伸缩套管的伸长量和内径

要求单位长度内可伸缩套管的最大伸长量为铺设管道沿线地表的最大变形值的1.2-1.5倍，且可伸缩套管的内径为柔性油气管道外径的3-5倍；

第三步、确定相邻管道固定板间距及柔性油气管道长度