采空沉陷区有可能造成地表沉降变形、碎裂甚至塌陷等次生地质灾害。当管道需要通过地表移动变形区时,将造成埋地油气管道的大范围变形甚至悬空,对管道的安全极为不利。论文开展油气管道工程穿越采空区管道的应力变形变化特征分析、失效评判标准研究及管道远程监测,有利于防范采空区灾害发生和评估采空区不良地质对油气管线威胁,为采空区管道的设计、建设和管理维护提供理论依据和技术参考。首先,研究了受采空沉陷区地表移动影响下埋地管道的变形特征。针对沉陷区埋地管道,在管道柔性判据成立的条件下,以地表下沉和横移变形表示管道变形曲线,分析了管土间的轴向相互作用关系。在此基础上分析采空沉陷区管道受力的特点,结合概率积分法、大挠度梁理论、弹性地基梁理论、管土作用双线性等理论,给出了管道物理伸长和几何变形间的协调方程。通过对算例的分析,能够得出采空沉陷区管道的受力特点。其次,对于采空区空间位置的变化和不同的开采工况,建立煤矿区开采过程油气管道的有限元仿真计算模型和采空塌陷悬空管道的仿真计算模型,对管道不同工况(管线方向与工作面推进方向不同夹角、不同倾斜角度倾斜煤层、不同埋深、不同内压)开采的影响进行研究,分析了管道的力学行为及变形演化规律。通过悬空管道试验验证了悬空管道仿真计算模型的正确性,并对采空塌陷区悬空管道力学状态分析,采用基于应力和基于应变两种不同理论对悬空管道进行失效分析,确定了悬空管道基于应变失效的容许跨度和极限跨度。分析结果表明：在采空区铺设管道工程中,管线走向应尽可能与煤层开采工作面推进方向成90°夹角时为最优铺设方向；矿区较平缓的倾斜煤层开采过程中对管道的影响比倾斜角度较大时的倾斜煤层开采时对管道的影响大；矿区管道应以浅埋为宜,同时为了降低管土间的轴向摩擦作用,宜选用低摩擦的回填材料；采空塌陷管道处于悬空状态下,从应变分析角度对管道悬空下沉过程中的力学行为、管道的安全状态分析具有切实的帮助；失效评判标准取极限应变2%来判定悬空管道失效是合理的。最后,针对新疆芦草沟煤层采空区地质特征,结合鄯-乌线管道的潜在危害以及在煤矿采空区的实际情况,提出可行的监测方法。数据分析表明,此远程监测方法能够准确监测得到管体在采空区地表移动中应力、应变的变化特征和变化量,为长输管道穿越矿山采空区的安全维护提供了经济可行的解决方案。