吉林省中部城市引松供水工程由松花江上的丰满水库取水，供水对象为吉林省长春市、四平市辖下的11个市、县、区的中部城市。长春玉米工业园供水支线为该中部城市引松供水工程的一部分，任务是将引松入石头口门水库的一部分水引至长春玉米工业园，设计引用流量为24.5万t/d。工程由提水泵站、输水管线组成。玉米工业园位于长春市郊区兴隆山镇，供水管线沿线穿越吉长高速公路、机场公路、羊草沟煤矿并绕经卡伦水库，终点为长春郊区兴隆山镇小毛家窝堡西北约350m的净水厂。该工程拟采用一级泵站从石头口门水库提水至224m高程，其管底高程为221.0m，由输水管路运至长春玉米工业园，管线总长度28.547km，管径为1.6m。

2供水管线选线

        供水管线选线时，对石头口门水库取水口至玉米工业园区之间的地形条件、村屯分布、矿产压覆、道路分布等情况进行了详细分析，管线布置主要受限于中间部位的羊草沟煤矿采空沉陷区，根据穿越还是绕过采空沉陷区，管线布置有两种方案：方案一管线穿越煤矿采空沉陷区，方案二管线绕过煤矿采空沉陷区。

        方案一：水库取水口到玉米工业园区管线基本沿直线布置，距离约28公里，穿越村屯少、沿线地势平坦，交通方便，但将穿越羊草沟煤矿采空沉陷区。经计算泵站扬程约60m。

        方案二：为避开煤矿沉陷区，将使管线长度增加约12km，即管线总长约40km，且管道沿线地势较高，扬程将较方案一增加约30m，即场程将达到约90m。

        根据以上论述可知，仅从经济技术角度分析，方案二不但一次性工程投资大，而且运行费用高；但从工程运行安全角度看，采空区沉陷变形不仅对安全管道运行产生影响，同时更担心的是管道一旦发生爆管漏水事故，是否会对矿井（进口倒灌事故）安全产生影响。

        为节省工程投资，降低工程运行费用，我们拟采用管线穿越煤矿采空沉陷区方案，因此首先需要对煤矿沉陷区地表变形情况进行预计分析，然后根据变形情况，通过对管线采取变形补偿措施，..管道安全运行。

3采空区地表变形预计

        为对煤矿沉陷区地表变形进行预计分析，建设单位委托有资质的吉林省煤矿设计院编制了《长春市羊草沟煤矿供水管道穿越区域沉陷变形预计报告》，主要结论如下：

        1）由于设计供水管道所在处的地面标高为+225m左右，而一二井口高程为+250m左右，因此一旦由于某种原因出现“爆管”事故，地表水对矿井不会造成危害。

        2）供水管道所经过的采煤区，大部分处在正在开采阶段，小部分已开采结束，地表的变形已经开始或已产生了部分变形。

        供水管道所经过的采煤区，地面平均高程约为+225m，而该区域采煤层高程约为-260m~-350m之间，即煤层采深约为485m~575m，采厚在9.19m~12.12m之间，采深采厚比已超过40，故地表沉陷呈连续变形。经计算，地面..下沉值为W=5.91m，地表变形曲率为k=0.03~0.411/km，..水平位移为E=+18.95mm/m~-11.51mm/m（“+"为拉伸变形，“-”为压缩变形）。

供水管道通过煤田上方，必然会受到变形影响，需采取可靠的技术措施，..管道能承受采矿引起的地表变形。

4采空区变形补偿设计

        通过对吉林省煤矿设计院变形预计报告进行详细分析，对管线穿越煤矿沉陷区采取如下技术措施：

        1）采用本身能承受较大拉伸和压缩变形的管材。对于变形较大的区域，设计将PCP管改为钢管。

        2）设置变形补偿器。在煤矿沉陷区约5km范围内设置套管式大挠度补偿器，利用补偿器的伸缩性能，吸收地表变形引起的管道拉伸、压缩及曲率变形。目前，套管式大挠度补偿器可以补偿的拉伸量和压缩量为150mm~500mm，挠度+65度（可补偿曲率变形），可以采取直埋的铺设方式。经计算，对于拉伸变形较大区域每隔50m设置1个套管式大挠度补偿器，压缩变形区每隔100m设置1个套管式大挠度补偿器，共计38个，并在挠度变形较大的两处设置2个球形接头，以补偿挠度变形。

        3）管道周围回填松散材料。在管道周围回填中粗砂等松散材料，可以减少周围变形土体对管道的挟持力（摩擦力），从而大大减少管道附加应力，以进一步减少管道变形。

        4）切断管道。此种措施是在采取上述措施后，依然在运行过程中发生管道较大变形，以致管道无法承受时，可将该段管段切断，以释放作用在管子上的因地表变形引起的附加应力，然后再接上。此种措施建议建设单位在运行管理过程中，及时观测管道应力或变形，发现应力或变形异常，应及时采取的措施。

5结论

        由于国内管线穿越煤矿采空区设计较少，因此还需要时间来验证采取变形补偿措施的效果如何，但从初期运行情况来看（2009年7月工程已建设完工，目前已运行3年多），虽然采空区出现