塌陷区供热管道敷设相关技术研究

摘要

目前,我国有大面积的煤矿塌陷区,特别塌陷过程中的塌陷区,很多已经敷设了各种管道,也有很多地方需要架空或直埋敷设各种管道。已经敷设的管道存在安全隐患,需要敷设而未敷设的管道找不到正确的设计计算方法或施工、运行技术措施。保证煤矿塌陷区敷设供热管道安全可靠性的设计规范、技术规程、可靠的设计计算方法或技术措施等,尚属于空白。事实表明,对于相对温度和压力较高的供热管道,如果没有可靠的设计计算方法和技术措施,塌陷区供热管道运行将存在很大的安全隐患。
　　 论文针对在塌陷区进行供热管道敷设的部分关键相关技术展开研究。基于有限元方法,对塌陷引起塌陷断裂带地面沉降落差为某一深度时架空管道支架间距进行分析,给出了应力最小的支架间距。完成了无补偿直埋供热管道应力计算理论探讨,通过理论分析和对比,提出在无补偿直埋供热管道设计中慎重采用安定性理论的必要性;完成了蒸汽管道暖管过程管道对固定支座的冲击分析,应用理论力学中动力学理论分析了冲击力产生的原因,推导出理论公式。提出弹性固定支座的设计理论,给出了在暖管过程中能保证固定支座安全可靠的弹性系数计算式;基于有限元分析方法,完成了对钢套钢直埋蒸汽管道外护管最小壁厚进行计算和优化。
　　 本课题的意义在于对供热管道满足塌陷区架空敷设和直埋敷设两种敷设方法的做相应研究,研究结果可以为塌陷区敷设供热管道、煤气管道、输油管道、输水管道等,提供理论指导,推动国内在塌陷区、湿馅性地区、地震断裂带等敷设各种管道敷设技术水平的提高。