煤矿采空区输气管道安全措施及应变监测系统_安全运行

摘要

摘　要：分析煤矿采空区输气管道的安全措施，对应变监测系统的组成、现场装置、通信系统、监测中心软件进行了探讨。关键词：煤矿采空区输气管道安全措施应变监测Safety Mea

摘　要：分析煤矿采空区输气管道的安全措施，对应变监测系统的组成、现场装置、通信系统、监测中心软件进行了探讨。

关键词：煤矿采空区输气管道安全措施应变监测

Safety Measures and Emergency Monitoring System for Gas Pipeline in Coal Mine Goaf

Abstract：The safety measures for gas pipeline in coal mine goaf are analyzed．The composition，field devices，communication system，monitoring center software of the emergency monitoring system are discussed．

Key words：coal mine goaf；gas pipeline；safety measures；emergency monitoring

煤矿采空区(以下简称采空区)出现的地面裂缝、沉降塌陷，将使输气管道产生较大的应变，严重时管道可能发生断裂。本文对采空区燃气管道安全措施及应变监测方法进行探讨。

1　安全措施

1.1　安全措施

①措施1，增加截断阀室的数量。通过适当增加截断阀室的数量，缩短截断阀间的管道长度，从而减轻发生事故时的危害。

②措施2，预留保安煤柱。预留保安煤柱可以消除采空区对管道造成的威胁，是唯一可以基本避免采煤对燃气管道产生破坏的安全措施。

③措施3，选用高强度钢或增加管道的壁厚。在可预测采空区上方敷设的燃气管道，选用高强度钢或增加管道壁厚，能提高管道自身抵抗地质灾害的能力。

④措施4，燃气管道浅埋。在采空区敷设的燃气管道采取浅埋方式敷设，可以减轻管道上方的土壤荷载，减轻采空区出现裂缝、塌陷时管道上方土壤荷载对管道的破坏，并有利于紧急状态下的抢险和维护。

1.2　各种安全措施的设计及造价

①措施1。截断阀室内的截断阀应选用气液联动阀。正常情况下，气液联动阀的压降速率监测装置实时监测管道压力变化。当管道发生破裂，监测点压力变化速率达到设定值并超过设定的延时时间时，阀门自动关闭，将事故限定在一定范围内。当某管段需要检修泄压和事故泄压时，气液联动阀具有放空功能。以规格为DN 450mm的燃气管道为例，一座截断阀室的造价约l20×10⁴元。

②措施2。保安煤柱的具体尺寸根据煤层厚度、采深、所采煤层上覆岩层结构、是否为多煤层开采、燃气管道保护范围等因素确定。各个矿区煤层情况不同，保安煤柱的造价也不同。

③措施3。设计中，通过采空区的输气管道强度一般应提高一个等级或壁厚增大两个等级。具体造价可通过造价定额计算。

④措施4。对于敷设在采空区的输气管道，一般敷设在冻土层以下，并满足规范埋深要求即可。在出现事故时，方便去掉管道上方的土，释放应力。浅埋可减少土石方量，降低工程造价。

2　应变监测系统

①采空区燃气管道应变监测系统组成

从应变的角度判断管道应力所处状态：是否安全，灾害是否需要治理，治理措施是否妥当，治理工程是否合格。采空区燃气管道应变监测系统组成见图1，包括现场装置、通信系统、监测中心。

②现场装置

a．应变传感器

目前国内外比较先进的管道应变传感器主要包括振弦式应变计、FBG光纤光栅应变计、GFRP分布式应变传感光缆。VK-4150型振弦式应变计见图2。监测截面的振弦式应变计安装方式见图3。监测截面指输气管道上安装了振弦式应变计的一个受测截面，每个监测截面安装3支振弦式应变计，呈品字形安装的3支振弦式应变计足以计算出管道在该截面圆周上任意一点的应变量。沿管道轴向间隔20m左右设1个监测截面，一个监测截面的造价约1.5×10⁴元。

b．数据采集仪

BGK-ICR0-40型数据采集仪见图4，主要技术指标见表l。BGK-MICR0-40型数据采集仪主要功能为：远程控制和数据采集功能。现场操作功能：预留有与便携式计算机的接口，可实现现场标定、调试以及数据采集等功能。实时时钟管理：为定时测量、自动储存等功能提供时间基准。断电保护：所有参数和监测数据储存在专用非易失性储存器中，可确保断电后参数和数据的安全。抗雷击：在电源系统、通信线路接口、模拟输入引线等处设置了有效的抗雷击电路。抗电磁干扰：模块采用金属盒封装，在电路设计上对通信接口采用光电隔离技术，具备很强的抗电磁干扰能力。智能化测量功能：可根据要求实现定点测量、定时测量、即时测量等多种测量方式。多种供电方式：可实现电池及220V交流电源供电，内置可充电免维护电池，保证在外部供电中断情况下继续正常运行168h以上。