張建亮1 李艷軍2 陳帥肖2 郭永偉1 李思業(yè)1

1.山西煤層氣（天然氣）集輸有限公司； 2.北京中地華安地質(zhì)勘查有限公司

 

摘  要：煤炭資源開采形成的地面塌陷對其地表的輸氣管道及附屬設(shè)施運行安全造成嚴(yán)重影響。從輸氣管道規(guī)劃、建設(shè)和運行等階段，分析了風(fēng)險因素，梳理了政府、建設(shè)和運營方及煤礦企業(yè)的職責(zé)，為輸氣管道風(fēng)險控制提供管理思路。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；風(fēng)險； 采空塌陷；規(guī)劃；建設(shè)；運行

 

 

山西省因采煤形成63億立方米的采空區(qū)，面積達5 115 km2，引發(fā)的地表沉陷面積達2 978 km2，對區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的破壞。全省近年來積極推進“氣化山西”建設(shè)，輸氣管網(wǎng)覆蓋了90多個縣區(qū)。密集的長輸管線的規(guī)劃、建設(shè)及運營在時間與空間上與煤礦開采和規(guī)劃發(fā)生重疊相交。因采空塌陷區(qū)內(nèi)輸氣管道的防護而投入的費用每年以千萬計，給企業(yè)的生產(chǎn)運營及安全管理帶來嚴(yán)重影響（圖 1）。

1 危害形式

1.1 對管道本體的影響

采空塌陷區(qū)內(nèi)的管道由于受到擠壓、拉拽，經(jīng)常出現(xiàn)位移、翹曲，嚴(yán)重時發(fā)生彎曲變形，管道本體出現(xiàn)褶皺變形（圖 2），嚴(yán)重時造成管道拉裂、爆炸、輸氣中斷等，影響居民生活和企業(yè)生產(chǎn)。如2018年1月，山西三晉天然氣長輸管道（長子縣－長治縣段）受采空區(qū)地表沉陷影響，造成管道局部地段應(yīng)力發(fā)生變化，管道被拉裂漏氣，導(dǎo)致長治市短時間內(nèi)供氣量減少32萬立方米。

1.2 對輸氣站場的影響

采空塌陷范圍內(nèi)地表被拉裂，形成拉張裂縫，同時由于差異性沉降，地面形成錯臺。位于塌陷區(qū)輸氣 站場多形成裂縫，工藝管道受不同方向作用力而發(fā)生應(yīng)力集中，影響運行安全；輸氣站場內(nèi)的建筑物、圍墻等受拉力、剪切力的作用，墻體出現(xiàn)裂縫甚至坍塌（圖 3）。

1.3 對伴行路的影響

采空塌陷使輸氣管道工程的伴行路也出現(xiàn)拉張裂縫和錯臺，給進行管道日常維護的車輛和人員通行造成困難（圖 4）。

2 危害成因

（1）管道建設(shè)規(guī)劃階段未能將當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源（煤礦）開發(fā)規(guī)劃作為影響管道安全的重要因素做專項論證。

（2）可行性研究階段未能開展針對管道工程的壓覆礦產(chǎn)資源評估，未與管道壓覆的礦業(yè)權(quán)人簽署路由通過協(xié)議。

（3）初步設(shè)計及施工階段針對通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的管段，未能進行專項設(shè)計并采取針對性的安全防護措施。

（4）運行階段未能及時了解煤礦企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃和開采動態(tài)，對采空塌陷區(qū)內(nèi)的輸氣管道保護和防護滯后。

3 危害防控

3.1 規(guī)劃（預(yù)可研）階段

根據(jù)《石油天然氣管道保護法》《石油天然氣規(guī)劃管理辦法》《山西省石油天然氣管道建設(shè)和保護辦法》等規(guī)定，為避免影響輸氣管道建設(shè)以及運行安全，在管道建設(shè)規(guī)劃（預(yù)可研階段）階段應(yīng)該結(jié)合全省煤炭礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)劃進行調(diào)研論證，納入管道規(guī)劃建設(shè)的論證文件，作為后續(xù)開展可行性研究的重要輸入。

3.2 可行性研究階段

根據(jù)《礦產(chǎn)資源法》及其實施細則，參考《國土資源部關(guān)于進一步做好建設(shè)項目壓覆重要礦產(chǎn)資源審批管理工作的通知》《山西省關(guān)于做好建設(shè)用地壓覆重要礦產(chǎn)資源工作的補充通知》等規(guī)定，管道選線通過重要礦產(chǎn)資源分布區(qū)域的，依照有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，應(yīng)當(dāng)經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)。

輸氣管道壓覆礦產(chǎn)資源評估工作是管道建設(shè)前期核準(zhǔn)的重要依據(jù)，一般由專業(yè)單位協(xié)助管道建設(shè)單位完成，管道企業(yè)管理人員和專業(yè)評價技術(shù)人員做了非常多的研究工作[1-5]。

如 CDP-F-GP-OP-001―2009/A《輸氣管道工程可行性研究報告編制規(guī)定》中明確要求，在可行性研究報告的編制依據(jù)中需要有項目壓覆礦產(chǎn)資源評價的內(nèi)容，同時在線路的走向方案比選、管道敷設(shè)、安全等章節(jié)，都應(yīng)該包含管道通過煤炭資源區(qū)域（采空區(qū)）的內(nèi)容和安全防范措施論述。澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS 2885.1―2012《氣體與石油液體管道 第1部分：設(shè)計與施工》明確規(guī)定，在管道建設(shè)可行性研究階段，要開展安全管理研究工作并形成報告，報告內(nèi)容包括管道工程通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的論證[6]。

3.3 初步設(shè)計階段

《石油天然氣管道保護法》要求：管道設(shè)計選線應(yīng)當(dāng)避開活動斷層、滑坡、崩塌、地裂縫、采空區(qū)等地震地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)域。

按照GB 50251―2015《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：輸氣管道“宜避開礦山采空區(qū)及全新世活動斷層”。輸氣站位置應(yīng)避開地面沉降等“不良工程地質(zhì)地段及其他不宜設(shè)站的地方”。 CDP-FPC-OP-003―2009/B《油氣管道工程初步設(shè)計編制規(guī)定》明確設(shè)計依據(jù)、設(shè)計基礎(chǔ)資料、對專項評價內(nèi)容的響應(yīng)均需涉及管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域（采空區(qū)）的情況，包括管道通過采空區(qū)的敷設(shè)方法及處置措施。管道通過采空區(qū)的敷設(shè)設(shè)計和處置措施，可參考Q/SY XQ 125―2010《采空區(qū)管道風(fēng)險評價與防治 方法》等行業(yè)規(guī)范。

3.4 施工階段

依據(jù)《石油天然氣管道保護法》規(guī)定：“管道的安全保護設(shè)施應(yīng)當(dāng)與管道主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用”。輸氣管道工程竣工驗收后，管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)“將竣工測量圖報管道所在地縣級以上地方人民政府主管管道保護工作的部門備案”。為管道運行階段通過礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的保護奠定基礎(chǔ)。

3.5 運行階段

《石油天然氣管道保護法》明確規(guī)定，在管道線路中心線兩側(cè)各200米、管道附屬設(shè)施周邊500米地域范圍內(nèi)進行采礦作業(yè)的，管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)與礦產(chǎn)資源開采企業(yè)協(xié)商確定施工作業(yè)方案，并簽訂安全防護協(xié)議，制定管道安全防護方案。

《采空區(qū)管道風(fēng)險評價與防治方法》和山西省能源局編制的《采動/采空區(qū)輸氣管道安全管理技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》，提出的運行期管道采空塌陷災(zāi)害的風(fēng)險識別、管道通過采空塌陷區(qū)域的安全監(jiān)測及預(yù)警以及各種防控處置措施等，在山西煤層氣（天然氣）集輸有限公司輸氣管道通過采空塌陷區(qū)的治理工作中得到了有效應(yīng)用[7]。

4 各參與方職責(zé)

4.1 規(guī)劃（預(yù)可研）階段

政府部門組織編制并實施管道發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管道發(fā)展規(guī)劃與其他專項規(guī)劃的銜接,協(xié)調(diào)處理管道建設(shè)和保護的重大問題。

管道建設(shè)運行單位是規(guī)劃項目的實施主體，要將管道建設(shè)規(guī)劃確定的重大項目、建產(chǎn)指標(biāo)納入企業(yè)規(guī)劃和年度計劃并滾動調(diào)整，確保規(guī)劃實施；同時規(guī)劃階段要將礦產(chǎn)資源開發(fā)對管道建設(shè)及運行安全的影響作為重要風(fēng)險因素。

規(guī)劃編制單位配合管道建設(shè)單位編制規(guī)劃報告，將地方礦產(chǎn)資源開發(fā)利用規(guī)劃等文件作為影響管道安全的重要輸入。

4.2 建設(shè)階段

根據(jù)項目實施程度的次第關(guān)系，依次可細分為可行性研究階段、初步設(shè)計階段、施工及竣工驗收階段。

政府有關(guān)部門負(fù)責(zé)管道工程建設(shè)項目安全設(shè)施與管道主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用的審查；指導(dǎo)、監(jiān)督有關(guān)部門履行管道保護義務(wù)；依法查處危害管道建設(shè)和安全的違法行為。

管道建設(shè)單位在可行性研究階段負(fù)責(zé)組織專項評價單位開展壓覆礦產(chǎn)資源評估工作，與礦業(yè)權(quán)人達成路由通過協(xié)議；初步設(shè)計階段負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查設(shè)計單位對于管道工程通過礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的保護措施、方案等；施工及竣工驗收階段負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查施工單位對于管道通過礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的設(shè)計方案的實施；配合政府部門進行工程竣工驗收審查。

設(shè)計單位在可行性研究階段負(fù)責(zé)將規(guī)劃及專項評價中有關(guān)管道通過礦產(chǎn)資源區(qū)域的文件作為可研輸入，初步分析制定管道通過區(qū)域的保護措施；初步設(shè)計階段進一步落實可研階段確定的管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的保護方案；施工及竣工驗收階段配合管道建設(shè)單位檢查施工單位對于管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域安全防護設(shè)計落實情況。

專業(yè)服務(wù)單位在可行性研究階段依照法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，負(fù)責(zé)配合管道建設(shè)單位做好壓覆礦產(chǎn)資源評估及審批工作；初步設(shè)計、施工及竣工驗收階段針對管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的安全防護工作，配合管道建設(shè)及運行單位進行設(shè)計、監(jiān)測、預(yù)警及技術(shù)咨詢工作。

礦山企業(yè)（礦業(yè)權(quán)人）在可行性研究階段與管道建設(shè)單位簽訂建設(shè)路由通過協(xié)議；初步設(shè)計、施工及竣工驗收階段與管道建設(shè)單位落實壓覆礦產(chǎn)補償，確定管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的保護方案。

施工單位在施工及竣工驗收階段落實設(shè)計中關(guān)于管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的安全防護方案；配合管道建設(shè)單位開展竣工驗收工作。

4.3 運行階段

管道運營單位在政府有關(guān)部門的協(xié)調(diào)和指導(dǎo)下做好與管道沿線礦山企業(yè)的溝通工作，開展管道通過礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的保護工作。專業(yè)服務(wù)單位針對管道通過礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的安全防護工作，配合管道建設(shè)及運行單位進行設(shè)計、監(jiān)測、預(yù)警及技術(shù)咨詢工作。礦山企業(yè)（礦業(yè)權(quán)人）配合管道運營企業(yè)做好礦產(chǎn)資源開采區(qū)域內(nèi)的管道保護工作。

5 結(jié)語

科學(xué)管理、有效降低煤礦開采對輸氣管道安全影響的工作任重道遠。按照各參與方的職責(zé)要求，在規(guī)劃、可研、設(shè)計及運行階段，嚴(yán)格執(zhí)行法律法規(guī)及標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)范要求，做好通過煤礦開采區(qū)域管道的防護以及全面風(fēng)險防控工作，從根本上解決直至消除采空塌陷對管道的威脅，保障管道安全運營。

 

參考文獻：

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[3] 肖文俊，劉建龍，楊玉瓊，等. 建設(shè)項目規(guī)劃中壓覆礦產(chǎn)資源問題研究[J].價值工程， 2014(1)： 78-79.

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[6] 何祖祥，李春鋒，王洪波，等. 采用澳標(biāo)進行油氣管道線路設(shè)計的探討[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2019， 35(7)： 32-34.

[7] 北京中地華安地質(zhì)勘查有限公司.山西煤層氣（天然氣）集輸有限公司長子末站附屬管線采空區(qū)治理一期工程附屬設(shè)施管線應(yīng)力監(jiān)測總結(jié)報告[R].2018.

 

 

    作者簡介：張建亮，1984年生，2009年7月畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，主要從事天然氣管道集輸、城鎮(zhèn)燃氣輸配等工作。聯(lián)系方式：18234005181。

通訊作者：李艷軍，1984年生，2010年畢業(yè)于中國科學(xué)院青藏高原研究所自然地理學(xué)專業(yè)，研究生學(xué)歷，工程師，從事長輸管道地質(zhì)災(zāi)害防治與科研工作。聯(lián)系方式： 13811534383， 1747649963@qq.com。