Effect of buried depth of pipeline on its stress distribution characteristics under longwall mining

G-M Cheng

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: INFRASTRUCTURE - III Pipelines & Tunnels

ABSTRACT: In China, Surface subsidence caused by longwall coal mining has affected the safe operation of oil and gas pipelines in recent years. Numerical modeling using FLAC3D software was adopted to study the stress distribution characteristics on the pipeline at different buried depth of pipeline (1.5m, 3m and 4.5m) during longwall mining. The results revealed that the equivalent stress on the pipeline at buried depth of 1.5m is less than its allowable stress. With the increase of buried depth of pipeline, smaller equivalent stress increase occurred at the pipeline above the gob, whereas larger equivalent stress increase occurred at the pipeline above the edge of gob. Compared with the buried depth of 1.5m, the maximum equivalent stress on the pipeline at the buried depth of 3m and 4.5m increased 16 percent and 32 percent respectively, which surpass its allowable stress. The peak value of equivalent stress on the top and the centre of the pipe appeared at external rim of the gob, whereas the peak value of equivalent stress on the bottom of the pipe appeared at inside rim of the gob. The possible damage location is on the top of pipe above the edge of gob, which provides the theoretical basis for installation and protection of the pipeline.

RÉSUMÉ: En Chine, l'affaissement de la surface causés par l'exploitation minière en longues tailles (longwall) a affecté le fonctionnement en toute sécurité des pipelines de pétrole et de gaz dans les années récentes. La modélisation numérique en utilisant le logiciel FLAC3D a été adoptée pour étudier les caractéristiques de la distribution de la contrainte sur le pipeline à différentes profondeurs enterrées du pipeline (1.5m, 3m et 4.5m) lors de l'exploitation minière en longues tailles. Les résultats ont révélé que la contrainte équivalente sur le pipeline en profondeur enterrée de 1.5m est inférieure à sa contrainte admissible. Avec l'augmentation de la profondeur enterrée du pipeline, plus petite augmentation de la contrainte équivalente a eu lieu au pipeline qui est au-dessus de la gueule, alors que plus grande augmentation de la contrainte équivalente a eu lieu au pipeline qui est au-dessus du bord de la gueule. Par rapport à la profondeur enterrée de 1.5m, la contrainte équivalente maximale sur le pipeline à la profondeur enterrée de 3m et 4.5m a augmenté de 16% et 32%, respectivement, qui dépassent la contrainte admissible. La valeur de crête de la contrainte équivalente en haut et au centre du pipeline est apparu au bord externe de la guegle, alors que la valeur de crête de la contrainte équivalente en bas du pipeline est apparu au bord intérieur de la guegle. La localisation possible des dommages est en haut du pipeline au-dessus du bord de gueule, qui fournit la base théorique pour l'installation et la protection du pipeline.

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