煤矿采空塌陷区埋地管道力学分析

煤矿埋地瓦斯气体管道在遭到采空塌陷后,将使局部管道脱离地层支撑而悬空,严重时造成管道断裂破坏,给煤矿安全带来巨大隐患和威胁。采用基于Winkler地基梁模型理论推导和有限元数值模拟的方法分析采空塌陷对管道安全的影响。建立了管道遭受采空塌陷的几何大变形力学分析模型和有限元力学模型,采用非线性理论对力学模型进行求解。计算结果表明:理论推导计算方法和有限元法的管道分析结果具有较好的一致性,误差满足工程精度的要求;当采空塌陷区长度达到20 m时,管道发生失效屈服破坏;土弹簧刚度较小有利于管道的安全,管道通过增加壁厚和外径以及减小埋深能够有效提高管道的安全性。