Моніторинг та розрахунок напруженого стану підземних магістральних газопроводів в зонах шахтних виробок

Abstract

В роботі описано систему та результати моніторингу напружень в трубопроводах, що знаходяться в зоні впливу шахтних виробок. Вимірювання деформацій реалізовано за допомогою тензометричних резисторів, зібраних в модифіковану термокомпенсовану напівмостову схему Уітстона. З метою неперервного моніторингу напівмостова схема доповнена системою автоматизованого зчитування та запису. Місця встановлення систем моніторингу визначались на основі прогнозних розрахунків напруженого стану газопроводів від впливу шахтних виробок. Результати моніторингу підтвердили коректність використаних розрахункових методів. Крім того, зафіксовано процеси навантаження та релаксації напружень в часі. Виявлено, що навантаження підземного газопроводу в процесі відпрацювання шахтної виробки відбувається рівномірно як на ділянках стиску, так і на ділянках розтягу. Після проходження шахтної виробки зафіксовано, що процеси релаксації напружень в газопроводі протікають на різних ділянках нерівномірно. В розтягнутих (віддалених від центру шахтної виробки) зонах газопроводу релаксація протікає значно швидше ніж в стиснутих (в центрі шахтної виробки).

В работе описана система и результаты мониторинга напряжений в трубопроводах, находящихся в зоне влияния шахтных выработок. Измерение деформаций реализовано с помощью тензометрических резисторов, собранных в модифицированную термокомпенсированную полумостовую схему Уитстона. С целью непрерывного мониторинга полумостовая схема дополнена системой автоматизированного считывания и записи. Места установки систем мониторинга определялись на основе прогнозных расчетов напряженного состояния газопроводов от влияния шахтных выработок. Результаты мониторинга подтвердили корректность использованных расчетных методов. Кроме того, зафиксировано процессы нагрузки и релаксации напряжений во времени. Обнаружено, что нагрузка подземного газопровода в процессе отработки шахтной выработки происходит равномерно как на участках сжатия, так и на участках растяжения. После прохождения шахтной выработки зафиксировано, что процессы релаксации напряжений в газопроводе протекают на разных участках неравномерно. В растянутых (отдаленных от центра шахтной выработки) зонах газопровода релаксация протекает значительно быстрее, чем в сжатых (в центре шахтной выработки).

The work provides a description of the system and results of monitoring stresses in pipelines that are located in the zone of impact of mine workings. Strain measurement was realized using strain gauge resistors, collected into a modified heat-compensated half-bridge Wheatstone circuit. For the purpose of continuous monitoring, the half-bridge circuit is complemented by a system of automatic reading and recording. The locations of mounting the monitoring systems were determined on the basis of predictive calculations of stressed state of gas pipelines under the impact of mine workings. Monitoring results confirmed the correctness of the used computational methods. Moreover, processes of loading and stress relaxation in time were recorded. It is found that loading of an underground gas pipeline during testing of mine working occurs uniformly, both in the compression and tension regions. After passing the mine working, it was recorded that the processes of stress relaxation in the gas pipeline proceed non-uniformly in different regions. In the gas pipeline zones under tension (removed from the mine working center) relaxation runs much faster than in the compressed region (in the mine working center).