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(duì)其地表的輸氣管道及附屬設(shè)施運(yùn)行安全造成嚴(yán)重影響。從輸氣管道規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行等階段，分析了風(fēng)險(xiǎn)因素，梳理了政府、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)方及煤礦企業(yè)的職責(zé)，為輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)控制提供管理思路。

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

山西省因采煤形成63億立方米的采空區(qū)，面積達(dá)5 115 km2，引發(fā)的地表沉陷面積達(dá)2 978 km2，對(duì)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(lái)積極推進(jìn)“氣化山西”建設(shè)，輸氣管網(wǎng)覆蓋了90多個(gè)縣區(qū)。密集的長(zhǎng)輸管線的規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)在時(shí)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(hù)而投入的費(fèi)用每年以千萬(wàn)計(jì)，給企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及安全管理帶來(lái)嚴(yán)重影響（圖 1）。

1 危害形式

1.1 對(duì)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(shí)發(fā)生彎曲變形，管道本體出現(xiàn)褶皺變形（圖 2），嚴(yán)重時(shí)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(zhǎng)輸管道（長(zhǎng)子縣－長(zhǎng)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(zhǎng)治市短時(shí)間內(nèi)供氣量減少32萬(wàn)立方米。

1.2 對(duì)輸氣站場(chǎng)的影響

采空塌陷范圍內(nèi)地表被拉裂，形成拉張裂縫，同時(shí)由于差異性沉降，地面形成錯(cuò)臺(tái)。位于塌陷區(qū)輸氣 站場(chǎng)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(yùn)行安全；輸氣站場(chǎng)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(duì)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(cuò)臺(tái)，給進(jìn)行管道日常維護(hù)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(xiàng)論證。

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

（3）初步設(shè)計(jì)及施工階段針對(duì)通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的管段，未能進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)并采取針對(duì)性的安全防護(hù)措施。

（4）運(yùn)行階段未能及時(shí)了解煤礦企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃和開采動(dòng)態(tài)，對(duì)采空塌陷區(qū)內(nèi)的輸氣管道保護(hù)和防護(hù)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(hù)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(hù)辦法》等規(guī)定，為避免影響輸氣管道建設(shè)以及運(yùn)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(jìn)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(shí)施細(xì)則，參考《國(guó)土資源部關(guān)于進(jìn)一步做好建設(shè)項(xiàng)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(bǔ)充通知》等規(guī)定，管道選線通過(guò)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(píng)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(píng)價(jià)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(bào)告編制規(guī)定》中明確要求，在可行性研究報(bào)告的編制依據(jù)中需要有項(xiàng)目壓覆礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容，同時(shí)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(guò)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(jì)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(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括管道工程通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的論證[6]。

3.3 初步設(shè)計(jì)階段

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

按照GB 50251―2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)編制規(guī)定》明確設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料、對(duì)專項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容的響應(yīng)均需涉及管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域（采空區(qū)）的情況，包括管道通過(guò)采空區(qū)的敷設(shè)方法及處置措施。管道通過(guò)采空區(qū)的敷設(shè)設(shè)計(jì)和處置措施，可參考Q/SY XQ 125―2010《采空區(qū)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(hù)法》規(guī)定：“管道的安全保護(hù)設(shè)施應(yīng)當(dāng)與管道主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用”。輸氣管道工程竣工驗(yàn)收后，管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)“將竣工測(cè)量圖報(bào)管道所在地縣級(jí)以上地方人民政府主管管道保護(hù)工作的部門備案”。為管道運(yùn)行階段通過(guò)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的保護(hù)奠定基礎(chǔ)。

3.5 運(yùn)行階段

《石油天然氣管道保護(hù)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(jìn)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(hù)協(xié)議，制定管道安全防護(hù)方案。

《采空區(qū)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與防治方法》和山西省能源局編制的《采動(dòng)/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(yùn)行期管道采空塌陷災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、管道通過(guò)采空塌陷區(qū)域的安全監(jiān)測(cè)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(guò)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(shí)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(xiàng)規(guī)劃的銜接,協(xié)調(diào)處理管道建設(shè)和保護(hù)的重大問(wèn)題。

管道建設(shè)運(yùn)行單位是規(guī)劃項(xiàng)目的實(shí)施主體，要將管道建設(shè)規(guī)劃確定的重大項(xiàng)目、建產(chǎn)指標(biāo)納入企業(yè)規(guī)劃和年度計(jì)劃并滾動(dòng)調(diào)整，確保規(guī)劃實(shí)施；同時(shí)規(guī)劃階段要將礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)管道建設(shè)及運(yùn)行安全的影響作為重要風(fēng)險(xiǎn)因素。

規(guī)劃編制單位配合管道建設(shè)單位編制規(guī)劃報(bào)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(xiàng)目實(shí)施程度的次第關(guān)系，依次可細(xì)分為可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工及竣工驗(yàn)收階段。

政府有關(guān)部門負(fù)責(zé)管道工程建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施與管道主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用的審查；指導(dǎo)、監(jiān)督有關(guān)部門履行管道保護(hù)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(xiàng)評(píng)價(jià)單位開展壓覆礦產(chǎn)資源評(píng)估工作，與礦業(yè)權(quán)人達(dá)成路由通過(guò)協(xié)議；初步設(shè)計(jì)階段負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查設(shè)計(jì)單位對(duì)于管道工程通過(guò)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的保護(hù)措施、方案等；施工及竣工驗(yàn)收階段負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查施工單位對(duì)于管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的設(shè)計(jì)方案的實(shí)施；配合政府部門進(jìn)行工程竣工驗(yàn)收審查。

設(shè)計(jì)單位在可行性研究階段負(fù)責(zé)將規(guī)劃及專項(xiàng)評(píng)價(jià)中有關(guān)管道通過(guò)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(guò)區(qū)域的保護(hù)措施；初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步落實(shí)可研階段確定的管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的保護(hù)方案；施工及竣工驗(yàn)收階段配合管道建設(shè)單位檢查施工單位對(duì)于管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域安全防護(hù)設(shè)計(jì)落實(shí)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(píng)估及審批工作；初步設(shè)計(jì)、施工及竣工驗(yàn)收階段針對(duì)管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的安全防護(hù)工作，配合管道建設(shè)及運(yùn)行單位進(jìn)行設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、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(guò)協(xié)議；初步設(shè)計(jì)、施工及竣工驗(yàn)收階段與管道建設(shè)單位落實(shí)壓覆礦產(chǎn)補(bǔ)償，確定管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的保護(hù)方案。

施工單位在施工及竣工驗(yàn)收階段落實(shí)設(shè)計(jì)中關(guān)于管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的安全防護(hù)方案；配合管道建設(shè)單位開展竣工驗(yàn)收工作。

4.3 運(yùn)行階段

管道運(yùn)營(yíng)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(guò)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的保護(hù)工作。專業(yè)服務(wù)單位針對(duì)管道通過(guò)礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的安全防護(hù)工作，配合管道建設(shè)及運(yùn)行單位進(jìn)行設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、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(yùn)營(yíng)企業(yè)做好礦產(chǎn)資源開采區(qū)域內(nèi)的管道保護(hù)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)管理、有效降低煤礦開采對(duì)輸氣管道安全影響的工作任重道遠(yuǎn)。按照各參與方的職責(zé)要求，在規(guī)劃、可研、設(shè)計(jì)及運(yùn)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(guò)煤礦開采區(qū)域管道的防護(hù)以及全面風(fēng)險(xiǎn)防控工作，從根本上解決直至消除采空塌陷對(duì)管道的威脅，保障管道安全運(yùn)營(yíng)。

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    作者簡(jiǎn)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(chǔ)運(yùn)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?xì)廨斉涞裙ぷ鳌Ｂ?lián)系方式：18234005181。

通訊作者：李艷軍，1984年生，2010年畢業(yè)于中國(guó)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(zhǎng)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。