标准规范下载简介

Q／SY 1487-2012 采空区油气管道安全设计与防护技术规范.pdf

中国石油天然气集团公司企业标准

Q/SY14872012

Q/SY1487—2012

湖南省历史文化名村编制技术指南（湖南省住建厅2018年10月）采空区油气管道安全设计与

Specifications for safety design and prevention technique of oil and gas pipeline in mining subsidenceareas

中国石油天然气集团公司

范围 规范性引用文件 术语和定义 采空区勘察 采空区管道线路选择 采空区管道安全性设计 采空区管道敷设 采空区管道安全监测 管道压煤开采与煤柱留设 10采空区灾害防治与应急处置 附录A（资料性附录） 钢管及组焊管段极限应变值 附录B（资料性附录） 修正顿涅茨工业建筑科学技术研究设计院法 附录C（资料性附录） 采空区油气管道安全校核计算方法 附录D（资料性附录） 采空区油气管道防治与应急处置措施· 附录E（资料性附录） 管道内最大轴向应变的大小和方位·

本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会天然气与管道专业标准化技术委员会提出并 日口。 本标准起草单位：管道分公司管道科技研究中心、中国右油天然气与管道分公司、西气东输管道 分公司、天地科技股份有限公司、北京科力华安地质灾害监测技术有限公司。 本标准主要起草人：吴张中、刘错、韩冰、荆宏远、刘海青、郝建斌、黄建忠、冯伟、刘建平 马云宾。

区油气管道安全设计与防护技术

本标准规定了采空区油气管道勘察、线路选择、安全性设计、敷设、监测、灾害防治和应急处置 的内容及基本要求。 本标准适用于通过煤矿采空区的陆上钢质长输油气管道的新建、改扩建工程的勘察、设计、施 工，以及在役油气管道的安全评价及防护，其他种类采空区可参照执行。 本标准不适用于煤矿采空区内带有机械接头或低匹配环焊缝接头连接的管道

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件 GB/T15663.7煤矿科技术语第7部分：开采沉陷与特殊采煤 GB50251 输气管道工程设计规范 GB50253 输油管道工程设计规范 GB 50369 油气长输管道工程施工及验收规范 GB50470 油气输送管道线路工程抗震技术规范 GB50568 油气田及管道岩土工程勘察规范 JGJ8 建筑变形测量规范 SY/T0330 现役管道的不停输移动推荐作法 SY/T4109 石油天然气钢质管道无损检测 SY/T6828 油气管道地质灾害风险管理技术规范 YS5229 岩土工程监测规范 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程煤行管字「20007第81号

GB/T15663.7界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 采空区miningsubsidencearea 地下资源采出后，留下的空间区域及其围岩失稳而产生位移、开裂、破碎跨落，直到上覆岩层整 体下沉、弯曲所引起的变形和破坏区域或范围， 注：根据采空区形成和管道建设的时间关系，可把采空区分为三类：老采空区、现采空区和未来采空区。 3.2

4.1.1建设期管道采空区勘察可分为可行性研究勘察、初步设计勘察、施工图设计勘察及施工勘察； 运营期管道采空区勘察可分为采空区调查和防治工程勘察。 4.1.2建设期管道采空区勘察按GB50568的规定执行，管道路线纵向上有煤层分布的地段均应勘 察；运营期调查与防治工程勘察按GB50568及SY/T6828的规定执行。 4.1.3对于老采空区，宜采取适当的物探或钻探手段，以查明采空区特征。 4.1.4管道通过采空区场地地段划分应符合表1的规定。

表1管道通过采空区场地地段的划分

4.1.5采空区稳定性分级应符合表2的规定

表2采空区稳定性分级

4.2.1应通过收集工作区内的地质资料、矿产资料和采矿资料，并进行必要的地质勘察，根据矿产 玉覆评估报告提出的压矿区域进行重点考虑，了解管道建设范围内的矿产分布及采掘情况，宜通过现 场踏勘来分析管道可能遇到的大范围采空区的位置、范围、类型等，对采空区的稳定性及管道建设的 适宜性作出评价，从技术、经济上论证修建管道的可行性。 4.2.2应调查、估算拟建管道影响范围内的压煤数量。 4.2.3调查管道线路影响范围内煤矿的分布、采深、采厚及正在采煤的煤矿确切位置、产量、采煤 方法。 4.2.4采空区对拟建管道的危害性宜按表2进行定性或按SY/T6828的规定进行半定量分析，评价 其风险、提出管道通过或绕的建议

a）矿层的分布、层数、厚度、深度、埋藏特征和上覆岩层的岩性、构造等。 b） 矿层开采的范围、深度、厚度、时间、方法和顶板管理，采空区的塌落、密实程度、空隙 和积水等。 c 地表变形特征和分布，包括地表陷坑、台阶、裂缝的位置、形状、大小、深度、延伸方向及 其与地质构造、开采边界、工作面推进方向等的关系。 d 地表移动盆地的塌陷范围与特征，划分中间区、内边缘区和外边缘区，确定地表移动和变 形的发展趋势与特征值。 e）采空区附近的矿井或供水井的抽排水情况及其对采空区稳定性和治理工程的影响。 f 搜集建筑物变形和防治措施的经验。 采空区可能诱发其他地质灾害的情况。 4.3.3应以现场地质、采矿调查、工程地质测绘和物探工作方法为主，辅以钻探工作及简易水文地 质观测试验或地表变形观测， 4.3.4管道通过采空区的风险宜按SY/T6828的规定进行半定量或按6.3进行定量评价，对于可治 理的采空区应提出防治措施及运营期防护方案或建议，对不可治理的采空区提出避让方案。 4.3.5宜根据勘察情况，合理设置线路截断阀室，并应符合以下要求： a） 阀室的设置应符合GB50251和GB50253的规定，在采空塌陷区两端间距可稍做调整。 b） 阀室设置应同时考虑线路阴极保护站、泄漏监测、通信系统、河流穿越岸边阀室等要求 合理确定。

a）阀室的设置应符合GB50251和GB50253的规定，在采空塌陷区两端间距可稍做调整。 b 阀室设置应同时考虑线路阴极保护站、泄漏监测、通信系统、河流穿越岸边阀室等要 合理确定。

4.4.1根据初步设计勘察结果：优化施工图设计 4.4.2应查明初勘阶段尚未查明或有疑点的问题。 4.4.3应根据勘察情况，提出合理的采空区防治设计、监测与施工方案

.5.1应对管道通过采空区地段的矿 塌陷变形、诱发其他灾害发展情况进行实时编录。 4.5.2在施工过程中出现新的问题，应补充勘察，根据勘察结果变更设计

.5.1应对管道通过采空区地段的矿

4.5.1应对管道通过采空区地段的矿产开采、塌陷变形、诱发其他灾害发展情况进行实时编录。 4.5.2在施工过程中出现新的问题，应补充勘察，根据勘察结果变更设计

5. 1 ± 一般要求

5.1.1应在多方案论证、比选的基础上，确定禁采范围，并有利于施工和运行维护。 5.1.2管道选线应结合当地实际情况，在满足安全、有条件的情况下，宜沿高速公路、建筑物、水 体、铁路、井田边界线等区域附近敷设。 5.1.3线路宜顺应矿区地形、地物的要求，保持线形的连续性，避免突变

2.1采空区管道线路选择时，应收集沿线矿区开采和场地稳定性等有关资料，应对管道通过采

Q/SY1487—2012区场地的一般、不利和危险地段作出综合评价，宜避开不利地段和危险地段。5.2.2宜避绕I级～IV级采空区，必须通过时，应采取防治措施，并提出运营期安全维护方案。5.2.3除满足5.2.2的规定外，管线宜避绕下列地区：a)老采空区分布地带和难以治理的采空区及其影响范围。b)开采过程中可能出现非连续变形地段。c)地表处于移动活跃阶段或位于移动盆地边缘强烈大变形地带。d)易引发次生地质灾害地段e)特厚煤层和倾角大于55°厚煤层的露头地段。6采空区管道安全性设计6.1一般要求6.1.1在对管道开展设计前，应进行采空区稳定性评价，确定采空区稳定性等级，并评估采空区地质灾害情况。6.1.2位于I级～IV级采空区的管道，均应进行管道抗拉伸和抗压缩校核。6.1.3采空区内不应设计带有阀门、法兰的管道。6.1.4不宜在采空区内建立阀室、站场。6. 2采空区稳定性评价6.2.1按4.3.2获得的资料进行评价。6.2.2应对地表移动与变形进行计算，并符合以下规定：a）地表移动与变形值的预计及参数求取方法应按照《建筑物、水体、铁路及主要并巷煤柱留设与压煤开采规程》（煤行管字L2000」第81号）推荐的方法进行计算。b)根据采空区安全评价需要，计算成果应有能反映采空区地表水平、垂直变形特征的相关图件。6.2.3根据现场调查及计算结果，按表2对采空区稳定性进行分级。6.3采空区管道安全校核6.3.1采空区管道材料应符合GB50251或GB50253的有关规定。通过采空区的管道，宜做出材料的应力一应变关系曲线，焊缝应进行100%射线或超声波检测且检验合格，标准应不低于SY/T4109中规定的Ⅱ级。6.3.2通过采空区的管道，当符合以下情况之一时，宜采用应力校核，管道轴向拉伸或压缩容许应力［o］或［α。］应按SY/T6828的规定确定：a）L450（X65）及以下钢级。b)管道受力采用简支梁力学模型分析。c)不连续变形管道。6.3.3通过采空区的L485（X70）及以上钢级或连续变形管道，宜采用应变校核，容许应变应满足下列要求。6.3.3.1埋地管道轴向容许拉伸应变按公式（1）计算：[e,] = Puerit(1)式中：[e,] 埋地管道轴向容许拉伸应变；5

—拉伸应变承载系数，取0.7； erit——钢管及组焊管段的极限拉伸应变，按实测值或宜按照附录A中的公式确定，公式应用的 基本条件应符合GB50470中的相关要求。 .3.2埋地管道轴向容许压缩应变应按公式（2）和公式（3）计算，并应取较小值：

[Ee.] = 0. 3 [e] = 0. 8ecrit

式中： ［e。］一埋地管道轴向容许压缩应变； 管道壁厚，单位为米（m）； D一一管道外径，单位为米（m）； ecrit———钢管及组焊管段的极限压缩应变，按实测值或宜按照附录A中的公式确定，公式应用的 基本条件应符合GB50470中的相关要求， 6.3.4当符合下列情况之一时，可采用有限元方法进行安全校核。 a 位于斜坡、崩塌地段及复杂地质条件地区的管道。 b) 位于煤层倾角大于45的采空区管道。 6.3.5 当采用有限元法进行采空区油气管道安全校核时，应合理确定有限单元的类型和数量，并应 符合以下规定： a 应采用能分析几何大变形和材料非线性的有限元计算方法。 b） 可能发生大变形的管道部分，管道单元的长度不应大于管道的直径。 C） 管土相互作用可按GB50470中的规定，采用土弹簧进行模拟。 6.3.6不符合6.3.4规定的情况时，可按6.3.7和6.3.8对采空区管道进行安全校核。 6.3.7 当符合下列情况之一时，可参考附录B中的方法进行计算。 a 采用应力设计的管道。 b） 通过未来采空区的管道。 6.3.8当不符合6.3.7规定的情况时，通过采空塌陷区的管道校核计算，宜按下列规定。 6.3.8.1 沿管道轴向方向土壤与管道外表面之间单位长度上的摩擦力按GB50470中的相关规定 计算。 6.3.8.2由采空塌陷引起的管道几何伸长，可按公式（4）计算：

式中： [e] 埋地管道轴向容许压缩应变： 一管道壁厚，单位为米（m）； D一管道外径，单位为米（m）； ecrit——钢管及组焊管段的极限压缩应

式中： △LG一一采空塌陷引起的管道几何伸长，单位为米（m）； 一管道轴向位置； y——管道的挠曲方程，参考附录C中的方法计算； L一一采空塌陷时管道受塌陷影响长度，单位为米（m）。 3.8.3采空塌陷引起的管道物理伸长可按公式（5）计算：

式中： 采空塌陷引起的管道物理伸长，单位为米（m）；

式中： 采空塌陷引起的管道物理伸长，单位为米（m）；

△L一一塌陷区管段的物理伸长，单位为米（m），宜按照附录C中的方法计算； △L2—一非塌陷区埋设管段的物理伸长，单位为米（m），宜按照按附录C中的方法计算 6.3.8.4管道伸长量可采用迭代法按公式（6）计算：

6.3.8.5管道最大应变按公式（7）计算

8.5管道最大应变按公式（7）计算：

采空塌陷引起的管道最大应变

农贸建筑节能专项施工方案ALG = △Lp ....

ALG=ALp ....................·.....·.......

3.9进行管道安全校核时应计入实际可能存在的偏差，计算荷载应乘以附加荷载加大系数，荷 大系数按表3选取

表3计算荷载加大系数

6.3.10管道安全校核应符合下列规定

1）.≥[.]或≥[]时，应采取应急防治措施，按10.4执行； 20.<[.]或。<[]时，参考附录D采取相应的防护措施。 采用应变校核时： 1）mx≥[e.]或emax≥[e。]时，应采取应急防治措施，按10.4执行： 2）Emax<[e.]或εmax<[e。]时，参考附录D采取相应的防护措施。

7.1.1采空区管道敷设应符合GB50369的有关规定。 7.1.2采空区管道宜宽沟浅埋、弹性敷设，不宜敷设弯管，有条件时可采用地面或地上（跨越） 敷设。 7.1.3 采空区内应减少连头焊口的数量，对焊口应逐一进行外观检查。

在管道线路工程设计交底及图纸会审工作中05.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，设计部门应对设计图纸中有关采空区管道敷设 规定部分进行专项交底，并应做好会审记录。 b 承担采空区管道敷设施工的单位应对参加施工的各级人员进行专项作业培训