保护层分析

保护层分析（精选12篇）

保护层分析 篇1

0 引言

随着煤矿开采深度的增加,地应力、瓦斯压力和温度不断的升高,在地应力、瓦斯压力和温度耦合作用下煤与瓦斯突出危险性增高,影响煤矿安全高效生产。开采保护层能够使被保护层原岩应力降低、弹性潜能释放,被保护层及围岩产生膨胀变形、裂隙发育、透气性系数提高,使被保护层及围岩的吸附瓦斯解吸、并为瓦斯的流动提供裂隙通道,为瓦斯形成“解吸—扩散—渗流”运动提供条件,即保护层开采具有“卸压增透增流”效应[1,2,3,4,5,6]。因此,开采保护层是解决煤与瓦斯突出的重要区域防突措施之一。

保护层开采过程中卸压煤岩体的透气性主要取决于被保护层的膨胀变形量。国内外学者对卸压煤岩体膨胀变形特征进行了大量的研究,涂敏等[3,7]利用相似模拟实验,对被保护层变形进行了分区研究,得出被保护层产生膨胀变形使其透气性增大的规律。张书金等[8]基于相似材料模拟实验分析了煤层群双重保护层开采煤层膨胀变形规律,得出双重保护层开采后被保护层在倾向方向上膨胀变形曲线呈“M”型分布。马占国等[9]根据物理模拟实验,研究了下保护层工作面推进过程中,采动覆岩结构运动规律及被保护煤层的应力和膨胀变形规律。石必明等[10,11]利用数值模拟分析了保护层开采过程中,被保护层垂直方向变形特征、水平方向变形特征和被保护层煤体应力和变形特征以及保护层与被保护层之间的间距对保护效果的影响。刘三均等[12]运用实验室相似材料模拟试验,分析了远距离下保护层开采上覆煤岩裂隙动态演化规律,多角度地对保护层开采效果进行了系统评价。Valliappan S[13]和Dziurzynski W[14]运用数值模拟的方法,对保护层开采引起的覆岩卸压变形进行了分析与研究。

上述研究主要针对保护层开采过程中被保护层卸压膨胀变形特征及其对保护效果的重要影响进行研究,且对于膨胀变形特征分析多是通过在被保护层的顶、底板的法线方向上布置一定量的测点,并计算保护层开采前后被保护层沿法线方向上的两个测点之间的距离变化来反应被保护层的膨胀变形特征。这种从“两个定点”距离变化角度分析膨胀变形的方法只考虑保护层开采过程中被保护层在法线方向上的变形特征,计算结果不能反应被保护层的横向变形,因此,不能全面、准确的反应煤岩体的膨胀变形特征。事实上,在保护层开采过程中被保护层煤岩体在倾向和法线方向上均发生了拉伸蠕变。因此,论文基于被保护层膨胀变形特点,提出了“四个定点围域面积”分析法,通过分析保护层开采前后被保护层面积变化表征膨胀变形特征。在工程实践和相似材料实验模拟中,在被保护层上用四个不变的测点确定一个四边形围域面积,通过分析“四个定点围域面积”在保护层开采前后的变化量分析被保护层的膨胀变形规律。研究结果较沿法线方向上的两个测点之间的距离变化分析法更加合理、切合实际。

1 膨胀变形“两个定点”距离变化分析法

目前,被保护层膨胀变形通常采用“两个定点”距离变化来分析,通过分析保护层开采前后被保护层在法线方向上两个定点距离的变化来表征卸压煤岩体的膨胀变形[15,16,17,18,19]。

在工程实践中,一般在保护层工作面顺槽或底抽巷内施工穿透被保护层顶底板的测量钻孔,在被保护层的顶底板中各安装一个位移测点,测定被保护层的膨胀变形,如图1所示。通过记录的数据绘制被保护层顶、底板法向位移随时间、工作面位置的变化曲线,确定被保护层的膨胀变形特征。

在相似材料模拟实验中,在被保护层顶底板上布置等距离的测点,随着保护层的开采利用位移计或通过摄影利用软件处理技术测量被保护层顶、底板上的测点在法线方向上移动变形,同一垂线上一对测点随着工作面推进在法线方向上的前后位移变化差值即为被保护煤层的膨胀变形量[9],如图2所示。

2 膨胀变形“四个定点围域面积”分析方法

2.1 被保护层膨胀变形“四个定点围域面积”测量方案与理论计算

2.1.1 工程实践中“四个定点围域面积”测量方案设计与计算

1)工程实践中“四个定点围域面积”测量方案设计

通过在保护层工作面顺槽或底抽巷内向被保护层顶底板中布置两组“两个定点”测线,这样能够在被保护层中确定四个定点,分析保护层开采前后“四个定点围域面积”的变化量,实现“四个定点围域面积”测量(图3)。

2)工程实践中“四个定点围域面积”计算方法

通过测量钻孔的布置位置及其在被保护层中的布置长度,分析得到“四个定点围域面积”在膨胀变形前沿倾向方向的边长l1、l2以及四个定点的坐标,将各点坐标值带入“计算不规则多变形面积”软件V2.0.4,得到被保护层膨胀变形前“四点围域面积”s,如图4所示。由于保护层开采前后被保护层膨胀变形率较小,可近似地认为“四个定点围域”为规则四边形。通过左侧1#测孔的顶底板测量变形锤的位移得到左侧测线中煤层顶部的位移量m1和煤层底部的位移量m2;同理,可测定2#测孔上下两点的位移量m3和m4。由于工程实践中被保护层膨胀变形量较小,近似认为膨胀变形后围域面积的上下边界分别为上部两个定点和下部两个定点之间的连线。以围域面积内的左下角测点为坐标原点,通过计算得到膨胀变形后四个定点的坐标值。根据不规则多边形面积软件计算得到被保护层膨胀变形后的围域面积s'。根据“四个定点围域面积”的前后变化值得到被保护层膨胀变形率为:

2.1.2 相似材料模拟实验中“四个定点围域面积”测量方案设计与计算

1)相似材料模拟实验中“四个定点围域面积”测量方案设计

基于相似材料实验模型的可视化特征,为了便于监测保护层开采过程中被保护层的膨胀变形,在被保护层上选择合理的尺度布置位移监测点,监测点处粘贴非编码标志点。选取四个定点围域为研究对象,使围域面积为正四边形,利用XJTUDP软件中工具测点距离及测点坐标的功能,测量出被保护层在膨胀变形前后编码点在煤层倾向和法线方向上的位移量及四个定点的坐标,如图5所示。在被保护层膨胀变形前,在被保护层上随机选取四个定点分别为A1、A2、A3和A4,假定变形后四个点分别为A'1、A'2、A'3和A'4(图6)。

在实验室相似材料模拟过程中,还可以运用细钢钉在被保护层及围岩中按照规则的四边形布置不同尺度的“四个定点”,记录“四个定点围域面积”在保护层开采过程中的变化情况,进而分析被保护层的膨胀变形率。由于保护层开采过程中被保护层的膨胀变形率较小,为了简化计算过程,在被保护层膨胀变形计算过程中,将“四个定点围域面积”计算模型视为四边形,将四边形中每两个测点之间的边长应用游标卡尺直接读取,通过计算分析被保护层膨胀变形前后“四个定点围域面积”的差值得出被保护层膨胀变形率。

2)相似材料模拟实验中“四个定点围域面积”计算方法

受采动影响,被保护层膨胀变形后四个定点围域为不规则四边形,随着保护层的开采,将“四个定点围域面积”用数码相机拍照,通过对图像进行分割、边界提取及跟踪,得到图像的边界及边界的每个像素点的坐标值pixl[i]·x、pixl[i]·y(i表示第i个像素点,i=0,…,N-1)。根据目标边界跟踪习惯算法,设以目标的左下方元素为目标起始点,如图7所示。以Freeman链码的方式表示边界目标相邻点位置的矢量关系,将边界曲线上相邻两像素点之间可能的八个连接方向定义为0、1、2、3、4、5、6、7八个方向符,分别表示0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°八个方向。根据Freeman链码的矢量关系标注原则对每个像素点进行前后两次矢量标注,即分别定义为前一像素点与本像素点的位置关系和本像素点与下一像素点的位置关系。经过对前后矢量标注进行对应相加和VC程序计算可以最终得到变形后四边形A'1A'2A'3A'4面积:

式中,N1表示为B[i]为1的个数,B[i]表示Freeman链码的矢量关系标注原则,其中:

通过被保护层膨胀变形前后的面积差值得到被保护层膨胀变形率为:

式中:n2为膨胀变形率;S为膨胀变形前被保护层四个定点围域面积,即尚未进行开采的四边形面积其值为固定值,S'为膨胀变形后四个定点围域面积。

2.2“四个定点围域面积”的合理尺度分析

由于被保护层厚度不同,为了精确计算被保护层膨胀变形率,在工程应用和相似材料模拟实验中应选取合理的“四个定点围域面积”尺度。为此,初步建议以被保护层厚度的1倍、1/2倍、1/4倍、1/8倍等不同尺度的“四个定点围域面积”为基本单元分析被保护层的膨胀变形率,如图8所示。

在工程实践中,需要应用开采保护层进行防突和增透的煤层通常都是厚煤层(煤层厚度为3.5~7.99 m)或特厚煤层(煤层厚度≥8 m)。为了便于“四个定点围域面积”的选取,提高相应的计算精度,将厚煤层按着煤层厚度的1倍、1/2倍或1/4倍几何尺度进行单元划分计算;将特厚煤层按着煤层厚度的1/2倍、1/4倍或1/8倍几何尺度进行单元划分计算。以煤层厚度的1/2倍为几何尺度进行单元格划分,可将煤层厚度1倍尺度围域内的“四个定点围域面积”划分为4个面积单元格;同理,以煤层厚度的1/4倍尺度划分,可得到16个面积单元格;以1/8倍尺度划分,可得到64个面积单元格。煤层厚度1倍尺度围域内划分的面积单元格越多,计算精度越高。

3 两种方法计算精度对比分析

以沙曲矿多煤层开采相似材料模拟实验模型为研究平台,如图9所示。沙曲矿区共含三层可采煤层,从上之下依次为2煤、3+4煤和5煤。由于3煤和4煤之间只有一层很薄的一层泥岩,将两层煤合成为一层煤进行开采。其中,2煤平均厚度为1.07 m,埋深平均425.25 m;3+4煤平均厚度为4.02 m,埋深平均441.30m;5煤平均厚度为5 m,埋深平均449.40 m。试验应用平面模型模拟煤层的走向,相似材料实验台的长、宽和高分别为3 000 mm、300 mm和2 000 mm,模型的几何相似比为1/100,在实验中工作面每次推进3 cm,每次推进间隔为1 h。实验采用下行开采的方式,由于2煤较薄在相似模拟实验中不作为开采煤层,所以实验首先选择3+4煤进行开采。

为了对比分析“两种方法”确定的膨胀变形的精度,在3+4煤层采场覆岩裂隙带内布置测区。在距3+4煤上部45 m,离开切眼50 m的位置处选择一四边形区域进行测点布置。运用细钢钉在该区域,按照该区域厚度的1倍、1/2倍和1/4倍等尺度布置“四个定点围域”(1/8倍尺度单元格测量工程量太大,故没有布置)。分别记录不同尺度的“四个定点围域面积”在保护层开采过程中的变化情况,如图10所示。其中,ABCD围域为1倍区域厚度的“四个定点围域”,AEFG、EBNF、FHCI和OFID围域为1/2倍区域厚度的“四个定点围域”,共计4个,AJKL和MNLO围域为1/4倍区域厚度的“四个定点围域”,共计16个。对于1/4倍区域厚度的“四个定点围域”,在实验中对16个小的四边形边长进行逐一测量所需要的时间较长,所以选取左上角四边形AJKL和右下角四边形MNCO两个区域为代表进行测量,并求得平均膨胀变形率值作为整个区域在下部煤层工作面推进过程中的膨胀变形率。

为了消除边界效应,在3+4煤层的始采线和停采线处分别选择留取宽度为40 cm的保护煤柱。为了有序的测量四边形各边的长度,按着逆时针的方向将四边形中每两个测点之间的边长应用游标卡尺直接读取,部分四边形边长见表1。通过多边形计算软件求出上覆岩层选定区域膨胀变形前后“四个定点围域面积”,并带入式(1)得出膨胀变形率。

随着工作面的推进,当工作面推进到93 cm时,上覆岩层保护区域出现离层裂隙,如图11所示。此时区域内“四个定点”围成的四边形面积有一定的膨胀变形;当工作面推进到96 cm时,上覆岩层保护区域内的裂隙达到充分发育,如图12所示。区域内“四个定点”围成的四边形面积膨胀变形进一步加大;当工作面推进到105 cm时,上覆岩层保护区域处于重新压实区,此时离层裂隙发生重新压实,区域内“四个定点”围成的四边形面积膨胀变形减小。实验过程很好的再现了3+4煤层开采过程中,上覆岩层在采动应力影响下经历的裂隙初次发育、裂隙充分发育和裂隙重新压实的过程。

通过对四边形各边长测量、计算,分别得到工作面在推进93、96、105 cm时,工作面上覆岩层保护区域内1倍区域厚度、1/2倍区域厚度和1/4倍区域厚度的“四个定点”围域面积,见表2。

通过膨胀变形率计算公式,求得1倍区域厚度的“四个定点围域面积”在裂隙发育阶段(工作面分别推进93 cm)、裂隙充分发育阶段(96 cm)和裂隙重新压实阶段(105 cm)的膨胀变形率分别为49.4‰、174.5‰和11.2‰;同理,求得1/2倍围域厚度的“四个定点围域面积”在不同阶段的膨胀变形率分别为51.3‰、195.5‰和20.5‰;1/4倍围域厚度的“四个定点围域面积”在不同阶段的膨胀变形率为91.7‰、196.9‰和20.6‰。其中,通过传统的“两个定点”距离变化分析法求得的在不同阶段膨胀变形率分别为42.9‰、166.2‰和8.1‰。

“两种方法”膨胀变形率测试精度对比如图13所示,由图可知:选定的膨胀变形研究区域在3+4煤层工作面推进过程中,分别经历了裂隙发育阶段、裂隙充分发育阶段和裂隙重新压实阶段。由于受采动应力的影响,研究区域在保护层工作面前方和正上方时,研究区域的膨胀变形率的发展趋势为从裂隙发育阶段到裂隙充分发育阶段逐步增加,到裂隙充分发育阶段达到最大值;随着保护层开采后应力降低,上覆岩层得到重新压实,裂隙得到重新压实;当裂隙从充分发育阶段到重新压实阶段,研究区域的膨胀变形率逐渐降低。通过“两种方法”比较得知,使用“四个定点围域面积”分析法测得的上覆岩层保护区域内的膨胀变形率较“两个定点”垂直距离变化分析法更加精确。其中,选定区域内划分的面积单元格越多,计算精度越高。

对于上保护层开采,被保护层膨胀变形率较下保护层开采小,应用“四个定点围域面积”分析法较“两个定点”距离分析法测试效果更加真实。但是,在上保护层开采工程实践中,在下伏被保护层布置“四个定点”较困难,所以对于上保护层开采,应当主要分析下伏被保护层的应力变化来表征渗透特性的变化。

4 结论

1)被保护层膨胀变形特征是保护效果考察的主要指标之一,论文首次提出了“四个定点围域面积”分析膨胀变形的方法,通过面积膨胀变化分析被保护层膨胀变形特征,综合考虑被保护层在倾向方向和法线方向上的变形影响,分析结果更准确、更切合实际。

2)设计了工程实践中应用“四个定点围域面积”分析被保护层膨胀变形的考察方案和面积计算方法;提出了实验室条件下,基于Freeman链码矢量分析法,确定被保护层变形后不规则“四个定点围域面积”的理论计算方法,以及应用游标卡尺直接量取四边形的边长来计算面积变化的方法。

3)探讨了“四个定点围域面积”的合理尺度,以煤层厚度1倍、1/2倍、1/4倍、1/8倍尺度建立“四个定点围域面积”。初步建议被保护层为厚煤层的,按其厚度1倍、1/2倍或1/4倍尺度进行面积单元划分;被保护层为特厚煤层的,按其厚度1/2倍、1/4倍、1/8倍尺度进行面积单元划分。

4)对比分析了“两种方法”的计算精度:“四个定点围域面积”分析法在裂隙充分发育阶段,确定不同围域尺度的膨胀变形率分别为174.5‰(1倍围域)、195.5‰(1/2倍围域)、196.9‰(1/4倍围域),“两个定点”分析法在该阶段确定的膨胀变形率为166.2‰。研究表明,“四个定点围域面积”分析法比“两个定点”分析法计算结果更加精确,煤层厚度1倍尺度围域内划分的面积单元格越多,计算精度越高。

保护层分析 篇2

摘 要 继电保护对电力系统的安全正常运行具有重要的作用，它能保证电力系统的安全性，还能针对电力系统中不正常的运行状况进行报警，监控整个电力系统。目前我国电力系统继电保护工作还是会存在一些问题，容易出现各种故障，造成电力系统无法正常运行。本文即分析了继电保护的典型故障，并详细阐述了继电保护典型故障的防治策略。

【关键词】继电保护 典型故障 元器件 接线错误 短接法 电力系统继电保护概述

1.1 电力系统继电保护装置的构成要素

电力系统机电保护装置的构成一般包括输入部分、测量部分、逻辑判断部分和输出执行部分。

1.1.1 输入部分

该部分通过隔离、低通滤波等前置处理方式对电力系统出现的问题和故障进行前置处理。

1.1.2 测量部分

该部分主要负责将测量信号转换为逻辑信号，进而通过逻辑判断按照一定的逻辑关系组合运算，最后确定出执行动作，并由输出执行部分最终完成。

1.2 继电保护装置的特征分析

1.2.1 选择性特征

选择性特征是继电保护装置智能化的表现，在电力系统出现故障时，继电保护装置能够做到有选择性的对出现故障的部分进行处理，另一方面保证无故障部分的正常运行，这样便可以保证整个电力系统的稳定及电力供应的连续。

1.2.2 快速性特征

快速性特征是继电保护装置高效率的体现，在电力系统出现故障时，继电保护装置能够在第一时间切断故障系统，从而减轻故障设备和线路的损坏程度。

1.2.3 可靠性

可靠性是指电力系统继电保护装置在处理问题和故障时要科学可靠，减少不必要的损失。继电保护的常见故障

2.1 设备故障

继电保护装置是电力系统中不可或缺的一部分，是保护电力系统的基础和前提。一般设备有装置元器件的损坏、回路绝缘的损坏以及电路本身抗干扰性能的损坏，具体的表现为整定计算错误，这主要是由于元器件的参数值和电力系统运行的参数值与实际电流传输的参数值相差甚远，从而造成整定计无法正常工作。还有，设备很容易受到外界因素的影响，如温度和湿度。由于设备具有不稳定性，很容易由于温度和湿度的变化而造成定值的自动漂移，有时候也可能是因为设备零部件的老化和损坏造成的。

2.2 人为操作

人为原因一般就是工作不够细心，对系统内各项设备数值的读数观察不够仔细，导致读错设备整定器上的计算数值，导致继电保护故障，且对故障的检查技术水平不够，无法及时准确地发现故障段，从而造成大面积的电路故障问题，导致系统无法正常供电。

当工作电源出现问题时，电力系统保护出口处的动作过大，造成电路内波纹系数过高，输出的功率就不够，电压便会不稳定，当电压降低或者电流过大时，如果保护行为不恰当极容易出现一系列的继电保护故障。继电保护典型故障的防治策略

3.1 元件替换法

元件替换法，顾名思义，就是用正常的元件将出现故障的元件替换下来，这样能够将故障范围迅速缩小，提高维修人员的维修效率，因此是机电保护装置故障处理中经常用到的方法。

3.2 参照法

参照法是指通过对不同设备的技术参数的对照，找出不正常设备的故障点。此法主要用于检查认为接线错误，定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法断定原因之类的故障。另外需要注意的是，在继电器订制校验时，若发现某一直继电器的测试值与整定值相差很多，那么此时要用同只表计去测量其他相同回路的同类继电器进行进一步的比较，错误的做法是在发现数值不同时，轻易调整继电器的刻度表。

3.3 短接法

短接法是缩小故障范围常用的一种方法，是将回路某一段或一部分用短接线接入为短接，进而判断出故障是存在短接线的范围还是范围外。短接法对判断电磁锁失灵、电流回路开路等故障具有明显的优势。

3.4 继电保护典型故障的预防措施

3.4.1 构建完善的电力管理体系是基础

构建完善的电力管理体系是预防电力系统继电保护故障的基础，构建该体系需要做好以下工作：

首先要逐步形成科学有序的管理体系，这其中，一支高素质的管理队伍是不可或缺的，这需要电力企业加强对管理人员和工作人员的培训，使其掌握电力系统管理的知识技能。另外管理体系内的各个部分要职权分明、责任落实，这样才能保证管理体系的井然有序和正常运作。

其次，完善的监测评价体系也是十分必要的。监测评价体系具有监督指导的作用，通过建立该体系，在全电力系统中形成严谨的工作氛围，有利于很大程度上提高电力工作的质量，进而能够及时正确的发现继电故障，将故障消灭在萌芽状态，从而保障电力系统的有序运行。

3.4.2 加强电力系统的技术管理是核心

技术管理作为降低继电保护故障率的核心，具有十分重要的意义。可以通过采用先进的技术来提高电力系统的智能化水平，从而有效减少继电保护故障的发生。

第一，提高电力系统的自动化水平。在设计和开发电力系统时，要加强新技术的开发和应用，包括自动控制技术和智能技术。这样电力系统出现故障时，智能化技术便能有效避免继电保护障碍的发生。

第二，运用新技术来增加电力系统设备的承受能力。比如，继电保护中使用CPU容错技术。由于CPU容错技术具有一定的恢复能力，所以它能够在更大程度和范围内降低电力系统硬件问题带来的影响，从而起到保护继电保护装置的作用。

3.4.3 提高电力工作人员的素质

电力工作人员素质是影响电力系统管理水平的重要因素。因此，电力企业要加强对电力工作人员业务素质的培训教育，提高其责任意识和安全意识，并通过一些业务培训，提高其实际操作能力，促使电力企业员工能够更好的处理电力系统中出现的各种问题。

参考文献

[1]蒋陆萍，胡峰.冷建群.继电保护故障快速查找的几种典型方法及应用[J].电力系统保护与控制，2009（18）.[2]刘亚玉.分析备自投装置的启用与运行接线方式的关系[J].继电器，2007（19）.[3]应斌.浅谈继电保护工作中故障处理的若干方法[J].广西电力，2006（04）.作者单位

保护层分析 篇3

关键词：继电保护检修；数字化；继电保护

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）24-0117-02

电力在现在的生产生活中扮演着重要的角色，在生产生活中发挥着重要的作用。继电保护检修是保障电力系统正常运行的一项常规工作，能及时排除电力系统中的安全故障。随着现代科学技术的发展，尤其是信息技术和通讯技术的发展，对继电保护领域的发展也产生了极大的推动作用。现在在继电保护中已经逐渐实现了数字化，数字化继电保护是对传统继电保护的一个技术革新，能提高继电保护的总体水平，使其在电力领域中发挥出更好的作用。下面是对继电保护检修和数字化继电保护的分析。

1 继电保护检修

1.1 继电保护检修技术

继电保护检修在电力系统中发挥着重要的作用，其对电力系统的正常的运行能够起到一个很好的保障作用。目前继电保护检修技术有两种类型，一种是预防性的检修技术，这种技术主要体现了检修的主动性，这样可以防患于未然，对继电设备起到良好的保护作用。预防性的检修技术可以有效减少成本投入，同时能延长继电设备的使用寿命，使电力企业的整体经济效益得到提高。预防性的检修技术现在在电力企业中运用较多，对其细分还还可以分为预知性继电保护检修技术和状态的继电保护检修技术。预知性的继电保护检修技术一般是在规定的时间内对继电设备进行检修；另外一种检修技术是继电设备发生故障之后对设备进行检修，这种类型的检修技术在检修的过程中具有一定的针对性，能够快速锁定故障，然后进行快速处理。现在数字化继电保护技术在继电设备检修过程中已经取得了良好的运用效果，为检测提供了很大的便利。通过数字化的继电保护检修设备可以及时检测出电力故障，并且采取措施及时处理，对于继電保护装置而言具有较高的安全性和可靠性。

1.2 继电保护检修技术的应用

继电保护检修技术在应用的过程中有一些应用原则需要遵循。首先应当确保机电保护设备处于一个正常的运行状态。另外在检修的过程中要把部分与整体有机结合起来，既要着眼于整体，也要从部分出发，依次进行检修。对继电保护装置进行检修时要从以下几个方面着手。首先检查继电保护装置运转是否正常[1]。一些继电保护装置通常会长时间不间断运行，这样容易导致一些设备超负载工作，在运行过程中出现异常情况。其次要对一些继电保护装置进行温度检测，一些设备当温度过高时会严重损害零部件，当某些零部件受损之后会影响整个设备的正常运行。

另外，还要对设备的外观进行检查，检测一些设备的表盘是否发生损坏，外观是否变形等，同时对于设备相连的线路进行检测，看线路是否有老化的情况。还要对继电保护装置的信号指示进行检测，信号指示是对设备运行状态的一个显示，当信号指示出现异常情况时就说明设备运行出现了故障。 这几个方面是继电保护装置检测需要着重检测的方面。继电装置健康诊断过程，如图1所示。

1.3 继电保护检修的工作要点

继电保护检修工作在开展的过程中有一些要点。首先需要做好沟通协调工作，一般情况下检修维护工作的开展与设备运行相冲突，尤其是在用电高峰，停机检修面临着更大的风险，所以需要与电力用户相协调，寻找适当的时机进行检修。另外在检修的过程中要严守检修工作的规范性[2]，发现故障时应该应该首先向上级汇报，然后让专业人员进行检修。另外还应当做好设备故障发生记录[2]，当发现有故障之后要及时关停继电保护装置，对发生故障时的情形进行认真记录。在检修的过程中也应该做好记录，对故障原因、处理措施等认真记录，并且做好存档工作，方便以后查看。继电保护检修工作中也有一定的难点。其外回路较为复杂，状态监测实现方面具有一定的难度。继电保护装置的发展方向是朝着高度集成化发展，为更好实现继电保护装置的高度集成化其需要获取所保护线路的开关量和模拟量的状态，与继电保护装置相连接的有数量众多的电压回路、交流电流回路、信号回路以及直流控制回路等，这就在一定程度上增加了继电保护检修的难度。

1.4 继电保护状态检修的发展前景

继电保护状态检修在当下和未来的发展中会朝着数字化方向发展。首先其会实现数据采集数字化。通过运用电子式电压互感器、光电式电流互感器等将相关数据通过有关设备转变成数字量并通过光纤传输到二次回路中。另外是系统分层分布花。数字化变电站一般可以设备功能分为过程层、间隔层和站控层。在分层分布式系统结构中通过站内设备以面向对象的方式进行布局。此外，信息交互网络化、设备检修状态化等也是继电保护状态检修的发展方向。数字化变电站对状态检修具有重要意义，一次、二次系统可真正实现电气隔离，信息交互可采取对等的通信模式，对继电保护检修产生全方位的影响。

2 数字化继电保护

2.1 数字化继电保护概述

信息技术的发展，在继电保护中已经能够实现数字化，这可以有效提高继电保护的水平，使其在继电保护中发挥出更大的作用。数字化继电保护体统主要以数字化为基本特征，各设备的通信方式以数字信号为载体。在传统的继电保护装置和系统中用到的多是电磁式互感器和常规短路器等装置，但是在数字化继电保护系统中这些装置都被替代，电子式互感器取代了电磁式互感器，智能操作箱取代了常规短路器，光纤取代了电缆。这些新型的设备发挥出了独特的优势，电子式互感器可以把采集到的模拟量转换成数字，然后通过光纤传送到保护设备，再由保护设备的跳合闸指令变电站网络将相关信号传送至智能操作箱。通过这一系列的操作使数字化继电保护装置运行工作。

2.2 数字化继电保护的优势

数字化继电保护与传统继电保护有显著的差别。传统继电保护装置一般由数字电路构成，其以微处理器为基础，数字化继电保护装置则采用电子式互感器，采样值信号与传统继电保护存在显著差别。数字化继电保护性能与传统继电保护相比得到有效提高，其无需模拟量输入和采样保持，硬件结构可大大简化，为数据信息的实时共享提供了可能性。

数字化继电保护系统充分运用了现代科技跟传统的继电保护装置相比具有一系列优势。首先数字化继电保护系统达到了电力系统通信标准的要求和统一，提高了数字化继电保护系统的开放性和稳定性[3]。数字化继电保护设备能够有效满足不同设备之间的信息传递和共享。其次数字化继电保护系统能实现对二次回路接线的优化，在数据传输过程中运用光纤进行数据信息传输，这在一定程度上也提高了继电保护系统的抗干扰能力。运用数字化继电保护还可以提高测量值的准确度。数值测量的精确度是继电保护装置性能的一个指标，精确度越高则说明继电保护装置性能越好。数字化继电保护装置通过计算机系统可以使测量值的准确度显著提高，在继电保护中发挥出更大的作用。另外其通過数字化的智能操作箱可以在过程层网络中实现实时通信，当发现有故障时可以第一时间进行处理。

2.3 数字化对继电保护的影响

数字化对继电保护具有重要影响，通过数字化，继电保护设备硬件可实现模块化。传统的继电保护通常集信号采集、逻辑处理、采样、测控于一体，难以实现所有保护装置的数据采集模块模块化。通过数字化，继电保护装置的硬件设计可以实现标准化、统一化和模块化，有效降低设计成本，简化全站维护工作量。另外通过数字化，继电保护设备软件可以实现元件化。

伴随着电力系统自动化水平的不断提高，继电保护原理不断成熟，传统的继电保护程序无法进行有效的统一管理，继电保护装置的可靠性受到严重影响。继电保护原理成熟后可以考虑在数字化的环境下对继电保护软件实现元件化处理，形成标准的元件。另外继电保护功能网络化、继电保护装置功能集成化以及继电保护的运行水平的提高均是数字化对继电保护产生的影响。

3 结 语

伴随着我国电力企业的不断发展，对继电保护检修有更高的要求，同时继电保护的重要性也越来越突出，所以必须重视继电保护检修工作。数字化继电保护在电力系统中得到了越来越广泛的运用，继电保护实现数字化是继电保护发展的一个趋势，其可以运用高端技术实现对继电保护工作的全面管理，使继电保护能够向更高水平发展。

参考文献：

[1] 李佳臻.浅谈继电保护检修及数字化继电保护[J].科技创新与应用，

2015，（9）：119.

[2] 马颖.继电保护检修及数字化继电保护分析[J].通讯世界， 2015，（3）：

165-166.

[3] 邓立.浅谈继电保护检修及数字化继电保护[J].通讯世界：下半月，

远距离上保护层开采保护效果分析 篇4

长期的理论研究和突出危险煤层开采实践表明, 保护层开采技术是最有效、最安全和最经济的防治煤与瓦斯突出的措施[1]。通过保护层的开采, 采空区顶 (底) 板邻近煤岩层发生破坏、移动和变形, 引起顶 (底) 板煤岩体应力场与裂隙场的重新分布[2], 为邻近煤层的卸压瓦斯抽采提供了有利条件。保护层开采结合卸压瓦斯抽采, 可以有效地降低煤层的瓦斯含量, 消除突出煤层的煤与瓦斯突出危险性。正是由于保护层开采具有高度的实用性和可靠性, 因此《防治煤与瓦斯突出规定》明确提出区域防突措施应当优先采用保护层开采技术[3]。沈阳红菱煤矿保护层7煤和被保护层12煤层间距达到72 m, 通过对7煤和12煤工作面回采期间的瓦斯涌出量的统计分析, 并实测12煤瓦斯压力的变化规律, 初步论证了7煤作为保护层开采的有效性, 为矿井的瓦斯治理提供数据支持。

1 矿井及实验区概况

红菱煤矿位于辽宁省沈阳市苏家屯区红菱堡镇, 核定生产能力为200万t/a。含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组, 共含煤14层。山西组含煤1~7层, 太原组含煤8~14层。自建井以来, 红菱煤矿发生过百余次煤与瓦斯突出事故, 突出灾害严重。

西三采区位于红菱煤矿西翼-780 m水平, 采区含煤地层为山西组和太原组, 采区内主采煤层为7煤和12煤。其中7煤平均厚度为2.30 m, 12煤平均厚度为5.80 m, 煤层倾角为4°~9°, 赋存稳定, 7煤和12煤的平均层间距约为72 m, 煤层柱状如图1所示。

2 上保护层开采保护垂距

保护层开采作为一种区域瓦斯治理措施, 影响其效果的优劣最主要的参数为保护垂距的确定, 《防治煤与瓦斯突出规定》中给出的上保护层与被保护层之间的最大保护垂距如表1所示。

最大保护垂距S上计算公式为:

S上=S′上β1β2

式中S′上—下保护层和上保护层的理论最大保护垂距, m;

β1—保护层开采的影响系数;

β2—层间硬岩 (砂岩、石灰岩) 含量系数, 以η表示在层间岩石中所占的百分比, 当η≥50%时, β2=1-0.4η/100, 当η<50%时, β2=1。

西三采区范围内7煤与12煤的煤层倾角为4°~9°, 属于近水平煤层, 经过计算得出, 7煤作为上保护层其最大的保护垂距为46 m。7煤与12煤的层间距达到72 m, 12煤处于最大保护垂距范围之外, 但是上述规定没有考虑保护层开采厚度对被保护层的影响作用, 煤层的开采厚度对岩层的移动变形影响较大, 下伏煤岩层在上保护层开采后卸压, 发生底鼓膨胀, 出现拉张裂隙, 透气性增加, 形成底鼓裂隙带和底鼓变形带。生产实践发现, 底鼓裂隙带的高度为18~20倍采高。在底鼓变形带内, 当量层间距不大于50 m时, 被保护层均可消除突出危险[4,5]。

7煤回采高度为2.4 m, 其当量层间距仅为30 m, 虽然层间距超出了规定给出的最大保护垂距, 但仍然处于7煤采动的底鼓变形带内, 仍可得到一定程度的卸压。

3 保护层开采效果验证

为了分析7煤采动对12煤的影响, 对7煤工作面瓦斯涌出量进行了统计, 并对比了12煤在保护范围内外不同区域的工作面瓦斯涌出量, 结合现场实测12煤瓦斯压力, 对远距离上保护层的保护垂距进行验证。

3.1 保护层工作面瓦斯涌出量分析

选择7煤层3701工作面作为保护层工作面瓦斯涌出量考察对象, 其抽采量、风排量变化和绝对瓦斯涌出量与回采进尺的关系如图2所示。

在3701工作面回采初期绝对瓦斯涌出量约为15.16 m3/min, 在采空区初始来压时, 工作面瓦斯涌出增加到27.61 m3/min, 则可知采空区瓦斯涌出约为12.45 m3/min, 约占工作面瓦斯涌出量的45.1%, 该煤层瓦斯涌出量为15.16 m3/min, 约占工作面瓦斯涌出量的54.9%。随着工作面的推进, 瓦斯涌出量迅速增加, 平均绝对瓦斯涌出量达到43.06 m3/min。

在工作面推进的前60 m内, 即工作面推进距离小于一倍层间距时, 12煤受采动影响作用尚未显现。工作面瓦斯涌出的主要来源为7煤层本身, 随着工作面的继续推进, 下伏煤岩层发生底鼓膨胀, 裂隙逐渐发育, 12煤卸压作用开始显现, 大量卸压瓦斯通过采动产生的裂隙上浮运移至7煤工作面, 造成瓦斯涌出量的增加。

3.2 被保护12煤层瓦斯压力变化

瓦斯压力是预测煤层突出危险性的区域指标之一。为了确定7煤层开采对12煤层的卸压效果, 现场在12煤的底板施工穿层测压钻孔测定了7煤3700工作面影响范围内的12煤瓦斯压力。压力表安装完毕, 经过一段时间的平衡后, 实测的最大瓦斯压力达到5.8 MPa, 此时3700工作面位置距测压点的水平距离约为100 m, 因此认为测得的瓦斯压力为未受7煤采动影响的12煤原始瓦斯压力。再由12煤的煤样工业分析参数和测得的12煤瓦斯压力, 计算得到12煤的原始瓦斯含量达到22.90 m3/t, 瓦斯压力和瓦斯含量均大于突出危险性临界值。随着3700工作面 (下转第53页) (上接第45页) 的回采, 当工作面推进至测压点垂直上方时, 瓦斯压力迅速下降至0.64 MPa以下。虽然受观测时间的限制, 尚不能说明此时的压力为12煤最终的瓦斯残余压力, 但通过压力数值的变化, 能够充分证明7煤的开采对12煤具有一定的卸压作用。

4 结论

(1) 计算得出, 红菱煤矿7煤层作为上保护层其理论最大保护垂距为46 m。12煤虽处于计算得到的最大保护垂距范围之外, 但其相对当量层间距仅为30 m, 仍处于底鼓变形带内。通过分析瓦斯涌出量的变化规律发现, 12煤受7煤回采的影响, 部分卸压瓦斯能通过层间裂隙上浮运移至7煤层回采工作面中。

(2) 处于7煤保护范围内的12煤受7煤采动卸压影响, 瓦斯压力迅速下降, 实测的最大瓦斯压力可由5.8 MPa下降至0.64 MPa以下, 卸压保护作用较为明显, 7煤作为超远距离上保护层可对12煤起到有效的保护作用。

参考文献

[1]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1992

[2]钱鸣高, 缪协兴, 等.岩层控制的关键层理论[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003

[3]国家安全生产监督管理局, 国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[M], 北京:煤炭工业出版社, 2009

[4]程远平, 俞启香.煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用[J].中国矿业大学学报, 2003, 32 (5) :471-475

《保护个人隐私》学案分析 篇5

教学目标

知识与能力

了解个人隐私的内涵及保护个人隐私的必要性；了解个人隐私权的含义及其必要性和重要性；知道未成年人的隐私权受法律特殊保护；学会如何维护个人隐私和尊重他人的隐私。

过程与方法

通过创设情境、案例导学、课堂讨论等活动丰富知识，加深体验，培养学生观察、分析和解决实际问题的能力，引导学生逐步掌握自主、合作、探究式学习方法。

情感、态度与价值观

通过学习，使学生认识到尊重隐私和尊重隐私权的必要性和重要性，明确未成年人的隐私权受法律特殊保护，培养学生关注社会、依法行事的习惯，帮助学生树立以尊重隐私为荣，以侵害隐私为耻的价值观念。

[学情分析]

针对的问题：社会不断发展，但中学生对隐私权却缺乏足够的认识；个别家长和老师为了了解孩子、教育学生，常常有侵犯学生隐私权的行为；个别学生不能很好地尊重和保护他人的隐私；网络的发达，在我们的生活中，通过网络手段侵犯个人隐私事件时有发生。

学生的需要：了解保护隐私权与父母对子女成长的知情权之间的关系，更有利于维护自己的隐私权，更有利于自己的成长；了解法律对隐私权保护的规定，帮助学生懂得如何通过正当的途径维护自己的隐私权；在科技越来越发达的今天，学生有必要增强隐私意识和法律意识，更好地保护自己的隐私权，给自己的隐私一个心灵的空间。

[教学重点]

了解隐私权的内容具体内涵，理解隐私权在现代生活中的意义，知道未成年人的隐私权受法律特殊保护。

[教学难点]

如何把握未成年人的隐私权与成年人的教育之间的矛盾，如何在社会生活中去尊重他人的隐私。

[教学准备]

多媒体。

[课时安排]

本单元建议教学时数为3课时，本节课是第一课时。

[教学方法]

案例导学法为主，多媒体辅助教学，以实现学生自主、合作、探究式学习。

[教学过程]

第一课时

[创设情境导入新课]

（设置情境）中国人与外国人见面时问候话内容的不同——一个很熟悉的话题：

中国人见面一般喜欢问些什么？

你吃了没？干嘛去？最近在忙些什么啊？

而老外呢？

what’s

the

weather

like

today?

I

like

to

meet

you!

师：从中国人和外国人不同的见面问候话中你发现了什么？这说明了什么呢？

（学生回答，老师点拨）中国人特别喜欢关注别人的私事。中国是传统的礼仪之邦，人与人之间互相关心、相互关注也是正常的，但这里有个“度”的问题，如果超出了一定的限度，就会涉及到一个法律问题，这个问题就是我们今天要探讨的“保护个人隐私”问题。（板书课题：6.3保护个人隐私）

[案例导学解读新知]

一、个人隐私（板书）、含义（板书）：是指个人生理、心理以及社会交往过程中的秘密。

[案例一]（多媒体展示图片）

小琳在取款机前取钱时，好几个取钱的人围着她，观看她取钱。

师：

1、小琳取款时输入的密码和取款的金额，她愿意让别人知道吗？

2、小琳的取款行为与其他人有关吗？是不是纯粹的个人私事呢？

（学生回答，老师点拨）她肯定不愿意让别人知道，这个行为纯粹是她个人的私事，不危害任何人。从中我们可以看到构成隐私主要有两个要件:第一是“私”，即个人私事，与社会公共利益无关，不危害社会。第二是“隐”，即隐瞒，是当事人不宜公开或不愿公开的事情。

[课堂检测]（生活回眸：隐私知多少）请判断下列哪些属于隐私？

（1）你家的存款金额

（2）我在日记本中写的心里话

（3）你的同学考试作弊行为

[案例二]（多媒体展示图片）

某女大学生求职时，被询问：你多大了？你有男朋友吗？你谈过几次恋爱？

师：职场招聘人员的这种询问内容合适吗？

（学生回答，老师点拨）不尊重隐私会给他人身心带来伤害，因此在现实生活中我们非常有必要尊重公民个人的隐私。

2、尊重他人隐私的必要性（板书）：每个人都有一些不宜公开或不愿公开的个人私事，尊重个人的隐私，是公民应有的道德品质，也是公民必须遵循的公共生活准则。

[案例三]（你来当法官）

警方对犯罪嫌疑人李某的住宅电话进行了监听，发现了犯罪线索。李某认为这是他个人隐私权，警方不该这么做。

师：公安机关的行为对不对？为什么？

（学生回答，老师点拨）个人隐私指的是不危害社会的个人私事。为了社会公共利益，执法机关依照法定程序，依法调查和公开当事人的有关信息，则不属于侵犯隐私权行为。那么究竟什么是个人隐私权呢？

二、个人隐私权（板书）、含义（板书）：（学生先看书，再齐声回答）个人隐私权指公民希望隐瞒的不危害社会的个人私事，未经本人允许别人不得将其公开的权利。

师：在这里，同学们一定要注意个人隐私权的三个关键点：

希望隐瞒的个人私事

•与公共利益无关，不危害社会的 •未经本人允许别人不得公开

[课堂检测]下列属于不尊重他人隐私或侵犯他人隐私权的行为有：（）

A.在银行柜台前设置1米线。

B.网站将其注册会员的照片、电话号码等信息整理成册，卖给某信息公司。

c.进别人房间要先敲门。

[新闻调查理性思考]

透过短片来思考：（多媒体播放“新闻调查”——谁动了我的隐私）

师：你觉得要不要保护个人隐私?你认为保护隐私权有什么意义?

（学生回答，老师点拨）

2、保护个人隐私权的重要性和必要性（板书）：在现代社会，人们的社会交往范围不断扩大，社会交往程度日益密切，信息技术和传播媒介越来越发达，人们保护自己隐私的愿望也越来越迫切。个人隐私权属于公民的人格权利（让学生回顾一下学过的人格尊严权包括哪些内容），是衡量一个国家个人地位和尊严的重要标志。

[漫画赏析要点点拨]

[大家一起来剖析]多媒体展示：漫画——“偷看”小李发现小王近来神神秘秘的，一天，他在信箱里看到小王的一封信，拆开一看，“哈，原来小王在谈恋爱呀！”

师：小李的行为侵犯了小王的什么权利？小王可以寻求什么的保护呢？

（学生回答，老师点拨）公民个人的隐私权受国家法律的保护。

三、法律保护公民的隐私权（板书）

师：我国主要有哪些法律保护公民个人隐私权呢？都有哪些具体的规定呢？、我国法律的保护规定（板书）：

学生对照教材查找答案：最高人民法院的司法解释；邮政法规定；律师法规定等。

[直面现实提升认识]

（多媒体展示图片）母女对话：母：作为生育、抚养孩子的父母，为了子女的身心健康，有权私拆子女的信件。女：每个人都具有独立人格，子女并非父母的附属物，未经允许孩子的信件家长不得私拆。

师：母女间的对话说明了什么呢？母女间的对话说明了在现实生活中未成年人的什么权利常常受到侵犯呢？

（学生相互交流，各抒己见，老师点拨）说明了未成年人是社会中的弱势群体，现实生活中人们对未成年人隐私权的重视程度还很不够。因此，未成年人的隐私权应受到法律的特殊保护，家长或老师应尊重未成年人的隐私权。

师：从这则母女对话中，我们明白了一个什么道理呢？

（学生回答，老师点拨）这则材料表明未成年人的隐私权受法律特殊保护，保护未成年人的隐私权即重要又必要。

2、未成年人的隐私权受法律特殊保护（板书）

师：我国法律对未成年人的隐私权具体有哪些保护措施呢？

（老师引导学生回答）请学生看教材中“小链接”的内容：任何组织和个人不得披露未成年人的个人隐私。对未成年人犯罪案件，在判决前，新闻报道、影视节目、公开出版物不得披露该未成年人的姓名、住所、照片及可能推断出该未成年人的资料.[课堂讨论情感体验]

[大家一起来讨论]分组讨论：“成长的烦恼”——随着年龄的增长，我们的独立意识渐渐增强，当自己的隐私和父母或老师的关爱发生冲突的时候，你究竟该做出怎样的选择呢？看哪位同学可以想出两全其美的好办法！（学生回答，老师点拨）、反对和制止他们的行为，据理劝说，告诉他们这样做是违法的。

2、理解体谅他们的良苦用心，多与他们沟通交流，做到互相理解、互相尊重。

请注意：父母对子女成长也享有知情权、监护权（这里要明确知情权、监护权与未成年人的隐私权的对立统一关系）

[总结归纳明理践行]

[大家一起来小结]师生共同总结归纳，希望学生既能明理，又能践行。

[课堂延伸课外拔高]布置作业

、[课堂延伸]隐私权小调查（P/47）

2、[课外拔高]学有余力的同学成立兴趣小组，进行有关隐私权的问卷调查，小组合作对调查结果进行统计分析，在老师的指导下，尝试写一篇简单的关于个人隐私权的调查报告。

[板书设计]

6.3保护个人隐私

一、个人隐私

、个人隐私的含义

2、尊重他人隐私的必要性

二、个人隐私权、个人隐私权的含义

2、保护个人隐私权的必要性和重要性

三、法律保护公民的隐私权

、我国法律的保护规定

2、未成年人的隐私权受法律特殊保护

[设计反思]

保护层分析 篇6

关键词：住宅建设 钢筋混凝土 保护层 质量控制

钢筋具有较强的抗拉、抗压强度，而混凝土只具有较高的抗压强度，抗拉强度却很低，但是两者的弹性模量较接近，还有较好的粘结力，这样结合在一起，既发挥了各自的受力性能，又能很好地协调工作，共同承担结构构件所承受的外部荷载。因而钢筋混凝土结构在商品楼住宅、市政工程中被广泛应用。一般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如果放置错误或者钢筋保护层过大，轻则降低了梁的承载能力，重则会发生重大事故。钢筋被包裹在混凝土构件中形成钝化保护膜，不与外界接触相对还比较安全，但如果钢筋保护层厚度过小，也就是钢筋过分靠近受拉区一侧，一方面容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，另一方面随着时间的推移，表面的混凝土将逐渐碳化，用不了多久，钢筋外混凝土就失去了保护作用，从而导致钢筋锈蚀，断面减小，强度降低，钢筋与混凝土之间失去粘结力，构件整体性受到破坏，严重时还会导致整个结构体系的破坏。下面，笔者就对钢筋混凝土保护层的质量控制，做简要探讨。

一、钢筋混凝土结构保护层厚度控制的重要性

1、从力学角度分析。钢筋混凝土结构构件是由钢筋和混凝土组成。从原材料的力学性能而言，钢筋具有较强的抗拉强度；混凝土则具有较高的抗压强度，而其抗拉强度却很低。钢筋混凝土组合发挥了它们各自的优势性能，共同承担结构构件所承受的外部荷载。因此，一般我们在考虑钢筋混凝土的受力条件时，着重考虑的是混凝土的受压应力和钢筋的受拉应力。而钢筋混凝土结构构件中钢筋的实际受拉应力是否能与设计计算应力相吻合，主要取决于钢筋在结构中的位置是否正确。这也正是我们要求控制钢筋保护层厚度的主要原因。一般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力筋应设在构件上部受拉区，如果钢筋保护层厚度过大，轻则由于钢筋不能有效发挥其应有的抗拉作用，而使混凝土受拉应力超标产生裂缝，重则由于悬挑结构上部钢筋所受拉力的力矩高度（h0）变小，而使钢筋受拉应力超标发生结构断裂。此类事故在建设史上并不少见。再比如，大面积的现浇楼板，下排钢筋如果垫得过高，保护层过大，在外加荷载作用下，混凝土下部受拉应力超标，也会产生板底裂缝。

2 、从钢筋与混凝土的粘结力分析。钢筋与混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并达到一定强度后，两者之间建立了足够的粘结强度，这种相互作用力称为握裹力。钢筋在混凝土中的保护层必须具有一定的厚度，才能保证混凝土与钢筋之间的握裹力。如果钢筋保护层厚度过小，钢筋过分靠近结构构件的边缘，容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，直接导致握裹力的减小。另外，钢筋保护层过小，表层混凝土将随着时间的推移而逐渐碳化，边缘钢筋失去保护作用而导致钢筋锈蚀，钢筋与混凝土之间也会失去粘结力，从而使构件的承载力降低，严重时还会导致整个结构体系的破坏。

3、从构件的耐久性分析。保护层的作用除上所述之外，顾名思义还起着保护钢筋不被锈蚀的作用，以确保钢筋混凝土结构的耐久性。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，除了特殊的外界因素以外，在一般使用条件下，主要考虑大气的侵蚀而使钢筋氧化生锈。而混凝土不密实、裂缝、钢筋保护层偏小，再加上混凝土碳化以及钢筋的电化学反应等因素就会因此加速这种侵蚀过程。钢筋氧化锈蚀又会导致体积膨胀，致使混凝土保护层开裂造成恶性循环，更加加快钢筋锈蚀进程，从而大大缩短建筑物的使用寿命。

4、从混凝土的防火要求分析。保护层对混凝土内部的钢筋还具有一定的防火功能。当建筑结构发生火灾时，环境温度急剧升高，钢筋与混凝土的热膨胀系数是不同的。当钢筋的膨胀值逐渐大于混凝土的膨胀值时，就会损伤和破坏混凝土与钢筋之间的握裹力；此外，当钢筋温度上升到700℃时，钢筋屈服强度大幅度降低，就会失去与混凝土共同工作的条件，而导致结构破坏。

由于以上诸多原因，国家规范对钢筋混凝土保护层厚度的提出强制性要求（国标GB50010-2002《混凝土结构设计规范》，）详见下表：

在强制性条文中明确规定：纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层最小厚度（钢筋外边缘至混凝土表面距离）不应小于钢筋的公称直径，且应符合表2.1的规定。

二、钢筋保护层施工的质量控制

1、明确各部位混凝土保护层的厚度。认真做好图纸会审，技术交底，特别是施工单位对施工班组的交底。在有的设计图纸中，对保护层的厚度会根据情况有不同的要求。比如现浇楼板和梁的保护层厚度，当混凝土强度不同时，其要求的厚度是不一样的。而基础的迎水面保护层厚度通常为5cm，有时甚至要求达到10cm。

2、控制钢筋骨架尺寸。注重钢筋的翻样工作。施工单位的翻样人员应熟悉图纸及规范的要求。翻样时箍筋的翻样尺寸要正确。对一些钢筋密集，复杂的梁、柱交接处，主梁与次梁的交接处必须放实样，合理安排各方向的主筋与副筋位置。同时确保钢筋在制作时的尺寸正确，给施工现场钢筋安装、绑扎节点创造条件。避免由于交接点处钢筋密集无法安装而造成钢筋挤占保护层位置，从而发生露筋的情况。

3、模板制作的尺寸偏差也会导致保护层的超标，所以还要注意模板工程的制作和安装。制作要规范、尺寸要精确，特别是缩模现象很容易导致钢筋保护层偏小甚至发生露筋现象。

4、做好钢筋限位措施。在实际施工中，对钢筋、模板的限位主要做了一下措施：（1）墻柱控制。①在放线后，绑扎好钢筋后，早钢筋骨架上根据控制线焊定位钢筋，并在钢筋骨架上安放水泥撑棍，间距0.6m并与钢筋骨架绑扎在一起，防止支设模板和浇注混凝土时造成水泥撑棍滑落。（2）梁板的控制。①梁下部和板下层筋下垫同保护层厚度相同的与混凝土强度相等或高于混凝土强度的垫块，用的为大理石垫块，密度为0.8-1m间距。②梁侧同样架设垫块，防止梁钢筋移位。③钢筋上层筋用钢筋马凳垫设，保证上层钢筋位置，满足钢筋骨架要求。④板上层筋上绑扎同混凝土保护层厚度相同的PVC管，在浇筑混凝土时浇注到PVC管一平，在二次扎找平时将PVC管取出，找平即可保证保护层厚度。

保护层分析 篇7

1 保护层优化选择

1.1 从瓦斯赋存情况分析

根据中煤科工集团重庆研究院2009年至2012年对大湾煤矿西井范围内可采煤层瓦斯基本参数测定及突出危险性评价情况鉴定结果, 西井范围内2#、9#、11#煤层均为突出煤层, 其煤层突出危险性参数情况见表1。

从大湾煤矿西井煤层瓦斯突出参数的实测结果来看, 大湾煤矿西井可采煤层均为突出煤层, 但各煤层的突出危险性程度并不相同, 其中2#煤层突出危险性明显高于其它煤层, 而9#煤层抵抗突出的能力要强于其它煤层, 其理由如下:

从上表中可以看出, 大湾煤矿西井主要可采煤层的最高破坏类型为Ⅲ~Ⅳ类, 其中11#煤层为Ⅲ类, 2#、9#煤层为Ⅲ~Ⅳ类;据表1最大瓦斯压力值的比较为:p (2#) >p (9#) >p (11#) , 11#煤层实测瓦斯压力最小;最大瓦斯放散初速度的比较为:Δp (2#) >Δp (9#) >Δp (11#) ;最小坚固性系数的比较为:f (9#) >f (11#) >f (2#) 。

且自矿井2006年开工建设至今统计, 在2#、9#煤层采掘工作面均未发生过突出动力现象, 瓦斯动力现象发生过一次, 在11#煤层掘进过程中。综合上述分析, 从煤层突出危险性程度选择保护层时, 优先选择突出危险程度较小的煤层, 即宜选择9#煤层作为保护层进行开采。

1.2 从煤层赋存情况分析

大湾井田含煤地层为上二迭统宣威组, 系以陆相为主的海陆交互相含煤建造, 平均厚度234.32m, 含煤20~29层, 一般23~25层, 厚14.50~22.00m, 平均厚17m, 含煤系数为7.3%。含可采及局部可采煤层9层, 即2、3、4、5、7、8、9、11、12#煤层, 总厚9.60~13.15m, 平均厚11.99m。根据大湾煤矿西井建井至今开采情况, 可采的9层煤中, 实际可采煤层仅3层, 即全区可采的2#、9#、11#煤层。因此, 应优先选择赋存条件稳定、突出危险性较低的煤层作为保护层, 从煤层赋存情况来看, 2#、9#、11#煤层为全区可采煤层, 鉴于11#煤层为全矿井最厚的煤层、且突出危险性大, 因此, 宜选择2#或者9#煤层作为保护层进行开采。

1.3 从瓦斯巷布置层位分析

大湾煤矿西井为煤层群开采矿井, 各煤层层间距较小, 若在2#煤层和11#煤层之间层位布置瓦斯巷, 瓦斯巷将穿煤层或者离煤层较近 (小于5m垂距) , 巷道掘进在揭煤距离内, 巷道掘进危险性较大, 因此瓦斯巷布置只能选择布置于2#煤层上部或11#煤层下部层位。根据该矿区多年开采情况, 并结合与中煤科工集团重庆研究院瓦斯赋存研究成果, 瓦斯巷选择布置于11#煤层下部岩层层位。若选用2#煤层作为上保护层先行开采, 底板瓦斯巷与2#煤层平均法向距离约65m, 施工底板抽放钻孔难度较大, 同时2#煤层与9#煤层平均层间距为35m, 11#煤层与9#煤层平均层间距为15m, 因此选择9#煤层作为保护层进行开采。根据大湾煤矿西井勘探钻孔地质柱状图, 将目前开拓区域内的地质钻孔柱状图所反映的可采煤层赋存间距进行了整理, 见表2。

综合上述瓦斯、煤层赋存等分析, 大湾煤矿西井选择9#煤层作为保护层进行开采, 保护上部2#煤层和下部11#煤层。

2 保护效果分析

大湾煤矿西井于2012年1月首采工作面投入生产, 至今已开采保护层工作面X10901工作面, 被保护层工作面X11101-2工作面。

2.1 保护层及被保护层工作面概况

保护层工作面为X10901工作面, 布置于9#煤层, 工作面最大倾斜长度为182m, 最小倾斜长度为181m, 平均为181.5m;工作面最大走向长度为677m, 最小走向长度为607m, 平均为642m, 煤厚最大为3m, 最小为1.4m, 平均2m, 倾角最大为9°, 最小为5°, 平均7°, 工作面开采方式为走向长壁式, 开采方法为综合机械化采煤。被保护层工作面为X11101-2工作面, 布置于11#煤层, 工作面倾斜长度为152m;工作面走向长度为240m, 煤厚2.8m, 倾角最大为9°, 最小为7°, 平均8°, 工作面开采方式为走向长壁式, 开采方法为综合机械化采煤。X11101-2工作面全部处于保护范围内, 掘进及回采期间未实施钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施。

保护层及被保护层工作面平面关系见图1。

2.2 被保护层工作面残余瓦斯含量分析

X11101-2工作面构面完成后, 采用直接测定煤层瓦斯含量的方法对回采区域进行煤层残余瓦斯含量测定, 测定装置为DGC型瓦斯含量直接测定装置。在回采区域内布置了12个检验钻孔共计12个检验测试点, 钻孔均匀布置于回采范围内, 经测定X11101-2回采工作面最大残余瓦斯含量为3.67 m3/t, 最大瓦斯压力为0.09Mpa, 最大残余瓦斯含量小于临界值8m3/t, 最大瓦斯压力小于临界值0.74Mpa, 因此X11101-2工作面回采范围内完全消除了突出危险, 保护效果充分, 各测点瓦斯含量和瓦斯压力见表3。

2.3 被保护层工作面钻屑瓦斯解析指标分析

X11101-2工作面构面巷道掘进期及工作面回采期间, 采用钻屑瓦斯解析指标法利用WTC瓦斯突出参数仪对工作面进行突出危险性预测, 工作面连续进行两次突出危险性预测, 完后每推进25m进行一次突出危险性预测, 经预测X11101-2运输巷掘进期间最大钻屑解析指标k1max=0.36 m L/g·m in1/2, X11101-2回风巷掘进期间最大钻屑解析指标k1max=0.31 m L/g·m in1/2, X11101-2切眼掘进期间最大钻屑瓦斯解析指标k1max=0.29m L/g·m in1/2, X11101工作面回采期间最大钻屑解析指标k1max=0.33 m L/g·m in1/2, 各测点k1max均小于0.5 m L/g·min1/2, 因此X11101-2工作面完全消除了突出危险, 保护效果充分, 掘进及回采期间每循环钻屑瓦斯解析指标见图2。

2.4 被保护层工作面瓦斯涌出量分析

X11101-2工作面构面巷道掘进均采用炮掘方式, 根据矿安全监控系统数据统计, 掘进期间未发生过瓦斯超限现象, 同时X11101-2工作面于2014年2月上旬投入生产, 回采期间未采取采空区埋管抽放瓦斯治理措施, 工作面残余瓦斯全部为风排瓦斯, 工作面回采期间瓦斯涌出量见表4。

3 结论

通过对大湾煤矿西井9#煤层作为保护层的分析及X10901工作面开采后对下部X11101-2工作面保护效果分析得出以下结论:

1) 大湾煤矿西井将9#煤层作为保护层开采是合理的, 对邻近可采煤层起到充分保护作用。

2) 大湾煤矿西井处于开采被保护范围内的11#煤层工作面可以不用实施预抽煤层瓦斯的区域防突措施, 但生产期间必须连续进行区域及局部效果检验。

3) 煤层群开采的煤与瓦斯突出矿井选择合理的保护层开采后, 被保护层工作面会受到充分消突。

参考文献

[1]王君得, 杨云峰.海石湾井田保护层开采保护效果分析[J].煤, 2008.

[2]林柏泉等.矿井瓦斯防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2010.

保护层采面防突效果评价分析 篇8

一、工作面基本概况

己16.17-23030工作面位于己三东翼上部, 上、下阶段己16.17煤层均未回采, 南部距己16.17-21290采面240m (正在回采) , 北距己16-23070采面210m (已回采) , 西为己三皮带和轨道下山, 东距二、四矿井田边界410m。上覆己15-23030采面开采保护层于2002年5月回采结束;己15-23050采面开采保护层于2005年10月回采结束。己16.17-23030工作面在己15-23030、己15-23050保护层有效保护范围内。

二、己16.17-23030工作面防突效果分析

1. 采区其它工作面开采保护层效果

己16.17-23060工作面位于己三采区西翼中上部, 为己三采区被保护层开采首个工作面, 该工作面保护层开采后被保护层原始瓦斯压力由1.1MPa降到0.12MPa, 煤层瓦斯含量由原始瓦斯含量11.25m3/t降到2.83m3/t。保护层开采后被保护层瓦斯压力下降了91%, 瓦斯含量下降了75%。被保护层煤层原始透气性系数增加546倍, 煤层发生膨胀变形, 煤体硬度增大;煤层由低透气性煤层变为高透气性煤层, 由较难抽放煤层变为容易抽放煤层, 消除了煤与瓦斯突出危险性, 解决了煤与瓦斯突出问题。

2. 煤样突出参数的变化

大量的试验考察结果证明, 瓦斯突出参数 (△P、f值) 对于同一矿区、同一煤层来说, 其数值特征主要取决于煤体的破坏程度。随着煤体破坏程度的升高, f值减小, △P值增加。k值反映工作面突出危险性的综合指标, 为△P与f比值。己16.17-23030掘进期间每隔一段距离取一次煤样进行化验分析, 考察分析保护范围与非保护范围△P、f、k值的变化情况。己16.17-23030掘进期间共取煤样15次, △P超标2次, f值超标7次, k值超标8次, 保护层保护范围内△P超标1次, f值超标2次, k值超标1次。根据以上情况分析非保护区范围内己16.17-23030机风两巷外围工程掘进期间所取煤样△P、f、k值经常出现超标现象。进入保护层区内己16.17-23030机风巷掘进期间所取煤样△P、f、k值很少出现超标现象, 说明煤体强度增大, 突出危险性明显降低。

3. 防突测试指标变化

根据多年采掘工作面的实践及己16.17煤层挥发分指标等, 己16.17—23030工作面风巷、机巷、切眼均采用复合指标法钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑量S进行突出危险性预测和效果检验, q值临界值为4.0L/min, S值临界值为6.0kg/m。风巷以及外围工程794m预测 (效检) 指标q值最大2.8L/min, S值最大4.1kg/m, 机巷以及外围工程655m, 掘进期间预测 (效检) 指标q值最大2.6L/min, S值最大4.2kg/m, 切眼195m, 掘进时间期间预测 (效检) 指标q值最大0.9L/min, S值最大4.0kg/m, 均未出现效检指标超标现象。

4. 己16.17-23030工作面瓦斯动力现象分析

(1) 外围工程:己16-23030机风两巷在己三采区下山煤柱保护线内掘进时, 处在应力集中区域内, 动力现象明显, 突出危险性较大。进入保护层范围后夹钻、顶钻、塌孔现象明显降低, 未见喷孔、煤炮声等异常现象。

(2) 保护范围内:在己16.17-23030工作面被保护开采范围内的巷道掘进过程中, 机风两巷以及切眼掘进过程中, 回风流瓦斯浓度0.1～0.2%之间, 预测指标q值最大1.8L/min, S值最大4.2kg/m, 从未发生过瓦斯动力现象, 无喷孔、顶钻、响煤炮等异常现象。

(3) 采空区内留有煤柱:己15-23030工作面开采保护层时由于断层影响, 己15-23030跳眼采空区内留有煤柱, 己16.17-23030风巷掘至此处时, 突出危险性较严重。为实现集团提出的“不掘突出头, 不采突出面”的目标, 己16.17-23030工作面提前拐切眼, 整个切眼在己15煤层保护范围内。

5. 残余瓦斯压力和瓦斯含量的测定

(1) 残余瓦斯压力测定

为准确测定己16.17-23030工作面残余瓦斯压力和瓦斯含量, 由瓦斯研究所沿机巷走向共布置六个测压孔, 其中1#、2#测压孔布置在23030机巷距机巷口180m、190m处;3#、4#测压孔布置在距机巷口400m、410m处;5#、6#测压孔布置在距机巷口580m、590m处;沿煤层倾向施工, 进行残存瓦斯压力、残存瓦斯含量测定。

以时间 (d) 为横坐标, 瓦斯压力 (MPa) 为纵坐标的坐标图上, 当观测时间达到规定, 如压力变化在3d内小于0.015MPa, 测压工作即可结束, 否则延长测压时间。测压地点以最高瓦斯压力测定值作为测试结果, 钻孔瓦斯压力变化曲线见图2-1、图2-2、图2-3所示。

1#、2#孔封孔后压力为0.06MPa, 1#孔经过一段时间最大瓦斯压力稳定在0.15MPa, 2#孔最大瓦斯压力稳定在0.2MPa;3#孔封孔后压力为0.06MPa, 经过一段时间最大瓦斯压力稳定在0.18MPa, 4#孔封孔后压力为0.05MPa, 最大瓦斯压力稳定在0.15MPa;5#、6#孔封孔后压力为0.05MPa, 5#孔经过一段时间最大瓦斯压力稳定在0.2MPa, 6#孔最大瓦斯压力稳定在0.15MPa。

(2) 残余瓦斯含量的测定

煤层瓦斯含量是指单位体积或重量的煤体中所含有的瓦斯量 (换算成标准状态) , 常用m3/t或mL/g作为计量单位。按MT/T638规定测定瓦斯压力等参数后可根据下式 (依据AQ1026-2006) 计算出煤层瓦斯含量:

w———煤层瓦斯含量, m3/t;

a, b———吸附常数;

p———煤层绝对瓦斯压力, MPa;

Ad———煤的灰分, %;

Mad———煤的水分, %;

π———煤的孔隙率, %;

γ———煤的容重 (视密度) , t/m3;

通过现场测试、实验室试验、计算得出己16.17-23030工作面有关瓦斯基础参数, 该工作面残存瓦斯含量最大为2.2m3/t, 残存瓦斯压力最大为0.3MPa。

6. 结论

经实测己16.17-23030工作面最大残存瓦斯含量为2.2m3/t, 残存瓦斯压力为0.3MPa, 远远低于区域预测的临界值瓦斯含量W﹤8m3/t, 瓦斯压力P﹤0.74MPa, 远远低于己三采区煤层始突瓦斯含量11.88m3/t和始突瓦斯压力1.18m3/t。依据己16.17-23030工作面风巷、机巷、切眼瓦斯涌出量、煤样突出参数的统计、突出危险性预测指标统计结果、瓦斯动力现象, 根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十一条、第四十三条第 (三) 项规定, 《煤矿安全规程》第一百九十三条规定。己16.17-23030工作面保护层有效保护范围通过开采保护层消除了煤与瓦斯突出危险性, 已由突出危险区域转化为非突出区域, 为安全生产创造了有利条件。

三、建议

(1) 在己16.17-23030采面生产过程中, 应根据《防治煤与瓦斯突出规定》七十四条、第七十八条必须进行区域验证, 工作面每推进50米连续预测两次, 第一次预测允许推进25米, 第二次预测允许推进25米。只要有一次区域验证为有突出危险或预测钻孔等发现了突出预兆, 则该区域以后的生产作业均应严格执行局部综合防突措施;

(2) 己16.17-23030采面在回采过程中, 应加强采面顶板支护和两巷超前支护, 以防顶板冒落引发瓦斯事故;

(3) 在己16.17-23030采面推进过程中, 遇煤层赋存条件急剧变化时, 发现突出预兆, 则该区域以后的生产作业均应严格执行局部综合防突措施;

(4) 在己16.17-23030采面推进过程中, 要及时探明煤层厚度变化以及未揭露小型断层、褶曲等构造情况, 做好瓦斯的质超前预报工作, 确保生产安全;

(5) 在己16.17-23030采面推进过程中, 应严格按《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》要求完善各项安全防护措施。

摘要：针对近距离保护层开采后被保护层消突效果进行研究, 以己16-23030被保护层工作面为例, 采用了残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、被保护层煤层厚度变形情况, 开采保护层与未开采保护层工作面瓦斯参数变化情况。分析结果表明:已由突出危险区域转化为非突出区域, 开采保护层消除了煤与瓦斯的突出危险性, 为安全生产创造了有利条件。

关键词：保护层,防突,评价

参考文献

[1].俞启香, 《矿井瓦斯防治》[M]徐州中国矿业大学出版社, 1992

[2].姚军朋, 贾澄冰, 张子敏等, 近距离保护层开采瓦斯治理效果, 煤炭科学技术, 2008 (1)

[3].张宝春, 保护层工作面瓦斯综合治理技术, 煤矿安全, 2007 (12) 月16-18

保护层分析 篇9

孟津煤矿为义马煤业集团有限责任公司在建矿井。矿井设计生产能力120万t/a, 主采二迭系山西组二1煤层, 煤层厚度0~9.1 m, 平均2.24 m, 属较稳定煤层。煤层结构较简单, 局部夹矸1~2层, 煤层厚度具有短距离内急剧变化的特点。煤层倾角5°~10°。孟津煤矿煤层埋藏深 (650~1000 m) , 瓦斯压力大 (3.1 MPa) , 瓦斯含量高 (13.94 m3/t) , 为严重煤与瓦斯突出矿井。

2 瓦斯治理现状

孟津煤矿煤层埋藏深 (650~1000 m) , 瓦斯压力大 (3.1 MPa) , 瓦斯含量高 (13.94 m3/t) , 消突困难, 二1煤层采掘难度大, 采用底板岩巷穿层钻孔加水力冲孔和区域条带措施消突, 投入大, 时间长, 采掘进尺低。由于通风系统复杂, 辅助工程量大, 掘进速度缓慢, 在首采面11011工作面及备采面12011工作面回采结束之后将面临严重的采掘接替失调。

(1) 2010年4月份在东翼轨焦联络巷测的二1煤瓦斯压力达3.1 MPa, 瓦斯含量13.94 m3/t, 为严重煤与瓦斯突出矿井。同时研究我矿的防突敏感指标及临界值, 以便于指导我矿防突工作, 缩短揭煤周期和降低我矿防突费用。目前效果仍不理想, 防突工作仍制约矿建进度。

(2) 由于煤层埋藏深, 瓦斯压力大, 瓦斯含量高, 消突比较困难, 打钻容易夹钻、顶钻, 施工时间长, 抽放效果差。

(3) 在11011工作面采用底板瓦斯抽放巷施工穿层钻孔及水力冲孔的方式消突, 冲孔消突时间太长 (1钻场/1.5月) , 而且喷孔非常厉害。采用底板岩巷穿层预抽防突措施后月进尺也只有60 m。

3 开采保护层的必要性

二2煤层位于山西组中下部, 上距砂锅窑砂岩54.88 m, 下距二1煤层15~20 m, 煤层层位稳定。二2煤突出危险性小, 消突工作相对简单容易。

根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十条:突出矿井区域防突措施应当优先开采保护层。

根据孟津煤矿目前的瓦斯治理现状及国内瓦斯治理案例, 开采保护层是非常必要的。

4 二2煤开采的可行性分析及开采方案设计

(1) 二2煤赋存情况。

孟津煤矿二煤层位于山西组中下部上距砂锅窑砂2岩54.88 m, 下距二1煤层15~20 m, 煤层层位稳定。井田内施工的80个钻孔, 全部穿过二2煤层层位。其中见煤点53个, 见煤点中可采点35个, 不可采点18个。煤层厚度0~4.23 m, 平均0.88 m。煤层结构简单, 属不稳定煤层, 二2煤层属局部可采煤层, 煤厚变化规律不明显, 可采区域主要位于井田的西北部和东南部。二煤层顶、底板为深灰色砂质泥岩, 间接顶2板为中、细粒砂岩, 间接底板为大占砂岩。

(2) 二2煤开采方案。

通过目前二2煤揭露情况来看煤厚大部份达到1.2 m以上, 与二1煤之间岩柱15～20 m左右, 符合保护层开采规定 (第四十六条) 。根据保护层保护范围的确定, 开采的二2煤属于上保护层。

沿倾斜方向的保护范围由煤层倾角 (3°～5°) 查表得δ3=δ4=75°, 根据岩柱厚度可得出保护范围为超出被保护煤层工作面4～5.4 m左右;沿走向方向的保护范围根据δ3=δ4=56°～60°, 可得出保护范围为8.7～13.5 m。

二2煤工作面作为二1煤工作面的保护层, 目前其外部系统在满足安全、通风、运输的原则上最大程度在二1煤工作面外部系统的基础上设计施工, 往后更应该使其能兼顾服务两个煤层的工作面。二2煤工作面设计长度1010 m, 可采长度为920 m, 切眼长度为141～150 m。在二1煤工作面底板布置一条底板抽放巷, 主要为前期二2煤工作面开采期间工作面瓦斯治理及释放二1煤工作面瓦斯。

二2煤接替面利用沿空留巷技术, 工作面连续顺采的方式开采。

(3) 断面及支护方式。

二煤工作面顺槽外部系统采用直墙半圆拱断2面, 掘进断面14.8 m2, 净断面13.6 m2;巷道拱部采用锚网喷支护, 遇特殊构造、过巷、半煤及全煤时采用采用锚网+36U支架。

二2煤工作面顺槽采用梯形断面, 掘进断面15.6 m2, 净断面13.8 m2;巷道采用锚网+梯形棚支护。

(4) 经济效益对比。

经济效益对比主要体现在消突费用及二煤的开采效益上。

21) 不开采保护层。二1煤消突费用包括: (1) 顺槽掘进消突费用。穿层钻孔费用约420万元;局部钻孔费用约180万元。 (2) 工作面及切眼消突费用。切眼消突费用约90万元工作面消突费用约1170万元。共计2068万元。

2) 开采保护层: (1) 掘进费用 (2条顺槽+1个切眼) 。掘进工作量约3800万元;顺层钻孔27500 m约165万元, 校检钻孔12000 m约78万元。 (2) 工作面消突费用。工作面本煤层钻孔145000 m约940万元;工作面浅孔排放93500 m约610万元;高位钻孔7500 m约120万元;校检钻孔23000 m约150万元。共计约5863万元。 (3) 二2煤的开采效益:二2煤工作面沿倾向设计可采长度为920 m, 切眼长度为141 m, 采高1.2 m。二2煤工作面掘进工程煤量2万t, 回采量23万t, 经化验, 我矿二2煤发热量达到4000大卡以上, 销售额预计达到8750万元。

5 开采保护层的重要意义

综上所述, 开采二2煤虽然在防突及巷道工程费用上要超出不开采二煤的费用但是, 开采二2煤一是不仅能增2加原煤产量, 减少了国家煤炭资源的浪费, 而且减少了二1煤的消突费用, 增加了经济效益;二是减少二1煤消突危险性, 提高消突效果, 解决了目前二1煤层消突难的代价高等问题, 为开采主采煤层提供了安全保障;三是极大地缓解了投产后采掘接替工作, 为推动孟津煤矿的快速稳定发展起到积极作用。

摘要：孟津煤矿为严重煤与瓦斯突出矿井, 二1煤工作面防突工程大, 区域防突施工难度极大。采用底板岩巷穿层钻孔加水力冲孔和区域条带措施消突, 投入大, 时间长, 采掘进尺低。为确保矿井投产后的达产和接替正常, 采用开采保护层进行区域防突措施, 将二1煤的上覆煤层二2煤作为其保护层进行开采, 以解放二1煤, 消除其突出危险性, 实现孟津煤矿的安全和生产快速稳定发展。

关键词：严重煤与瓦斯突出,防突工程,开采保护层,发展

参考文献

[1]陈炎光, 徐永圻.中国采煤方法[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1991.

[2]杜计平, 孟宪锐.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

保护层分析 篇10

关键词：保护层厚度,安全系数,裂缝,数值分析

在公路隧道设计中, 对于隧道围岩较差区段, 其二次衬砌一般设置为钢筋混凝土。在实际施工过程中二次衬砌保护层通常不能按设计要求施作, 对结构安全性产生了不利的影响。保护层厚度过薄, 不但会导致钢筋提早生锈而加快锈蚀发展速度, 而且会使钢筋周围的混凝土由于钢筋的粘结滑移所引起的裂缝很容易发展到构件表面, 形成沿钢筋纵向的裂缝。但保护层厚度过厚, 构件自重增加, 有效截面减小, 承载力也随之下降, 同时构件裂缝宽度也将增加[1]。因此, 为了对实际施工中出现的不同的钢筋保护层厚度做出安全评价, 有必要采用数值模拟的方法进行分析。

目前, 国内外专家进行了一些相关方面的研究。比如徐岳等[2]通过ANSYS有限元软件研究了混凝土在自收缩作用下钢筋保护层厚度的合理厚度;蒋东红等[3]研究了保护层厚度的控制措施;张启明[4]通过混凝土实验板研究了钢筋直径和钢筋间距对测试钢筋保护层厚度的影响规律;MAKHLOUFHM等[5]研究了保护层厚度对使用荷载作用下钢筋混凝土梁最大弯曲裂缝宽度的影响。但以上的研究和分析仅是对板或者梁进行了研究, 但是对于隧道这样的地下结构均没有提及。因此, 研究二次衬砌钢筋混凝土在不同的保护层厚度作用下其安全系数和裂缝的发展情况, 对实际的设计及施工都有较好的指导意义。

1计算模型及参数

1) 数值分析的目的及手段。本文通过MIDAS/GTS大型有限元软件, 对某大跨三车道隧道不同围岩级别的二次衬砌钢筋混凝土进行模拟, 通过计算确定其弯矩及轴力, 再通过后处理计算确定在设计配筋量的条件下, 不同保护层厚度对二次衬砌断面典型样点安全系数及裂缝的影响, 从而确定其安全影响性。2) 计算方法的选用。本文采用荷载—结构法, 并结合JTG/T D70-2010公路隧道设计细则中对于荷载承担比例的建议值, 对隧道二次衬砌进行计算评价[6]。3) 数值模型的建立。本文对某三车道隧道Ⅴ, Ⅳ级围岩二次衬砌进行了分析, 各衬砌类型二次衬砌设计及计算参数见表1, 隧道内轮廓图见图1;二次采用弹性梁单元模拟, 计算模型见图2。4) 荷载计算。在结构计算过程中, 对支护结构之上可能出现的荷载, 按破损阶段法对二次衬砌进行了验算, 具体计算工况见表2。

2计算结果及分析

本文对Ⅴ级围岩深、浅埋临界埋深及Ⅳ级围岩深埋段进行了分析, 具体荷载计算见JTG/T D70-2010公路隧道设计细则。

2.1 Ⅴ级围岩二衬钢筋保护层影响结果分析

由内力计算结果可知:由于Ⅴ级围岩二次衬砌所受内力较大, 故二次衬砌各典型样点处安全系数较小。在工况1条件下, 二次衬砌各样点均为小偏心受压;在工况2条件下, 除拱顶外, 其余各样点均为小偏心受压。

通过图3～图5可知:Ⅴ级围岩二次衬砌在工况1, 2条件下, 各样点处安全系数随着保护层厚度的增加而减小, 且拱部的敏感度更高;拱顶处的裂缝宽度随着保护层厚度的增加而急剧增大。如在工况2条件下, 当保护层厚度由50 mm增至150 mm时, 拱顶安全系数由2.72减小至2.28, 减幅为19.3%;拱顶裂缝宽度由0.20 mm增至0.31 mm, 增幅达55.0%。

2.2 Ⅳ级围岩二衬钢筋保护层影响结果分析

由内力计算结果可知:Ⅳ级围岩二次衬砌所受内力不大, 二次衬砌各典型样点处安全系数分布不均。且在工况1, 2条件下, 除拱顶与拱腰45°外, 其余各样点均为小偏心受压。

通过图6～图9可知:Ⅳ级围岩二次衬砌在工况1, 2条件下, 各样点处安全系数随着保护层厚度的增加而减小, 且拱部的敏感度更高;拱顶处的裂缝宽度随着保护层厚度的增加而急剧增大。如在工况1条件下, 当保护层厚度由50 mm增至150 mm时, 拱顶安全系数由2.96减小至1.55, 减幅为91.0%, 且后者安全系数已不满足规范要求;拱顶裂缝宽度由0.17 mm增至0.35 mm, 增幅达105.9%, 后者亦远超出规范要求的0.2 mm。

3结语

1) 现场施工的不确定性往往造成二次衬砌保护层厚度的不均匀, 保护层过薄或过厚都会对结构的耐久性和受力产生不利的影响。2) 由于Ⅴ级围岩二次衬砌所受内力较大, 其安全系数较小, 在永久荷载作用下, 衬砌各样点均为小偏心受压, 同时在温度应力作用下, 拱顶变为大偏心受压;Ⅳ级围岩二次衬砌受力不大, 故其安全系数分布不均。3) 两种类型围岩二次衬砌的安全系数均随着保护层厚度的增加而减小, 裂缝宽度随着保护层厚度的增加而变宽, 且Ⅳ级围岩比V级围岩更易受影响。4) 从受影响部位来说, 二次衬砌拱部更易随保护层厚度的增加向不利于结构受力的方向发展。

参考文献

[1]杨建江, 郭学亮.混凝土保护层厚度的控制[J].低温建筑技术, 2006 (5) :89-91.

[2]徐岳, 唐先习.基于混凝土自收缩的钢筋保护层厚度数值分析[J].广西大学学报 (自然科学版) , 2010, 35 (1) :6-11.

[3]蒋东红.钢筋砼结构中钢筋保护层厚度控制的研讨[J].广西大学学报 (自然科学版) , 2003, 28 (3) :277-280.

[4]张启明.钢筋保护层厚度的测试及主要影响因素分析[J].河南科学, 2010, 28 (3) :277-280.

[5]MAKHLOUFHM, MALHASFA.Effect of thick concrete cover onthe maximum flexural crack width under service load[J].ACIStructural Journal, 1996, 93 (3) :257-265.

药品专利保护的博弈分析 篇11

在医药技术、医药经济和公共健康问题倍受关注的今天，如何对药品专利进行保护，已成为国内外关注的焦点。本文从博弈论的“公地悲剧”和“反公地悲剧”理论出发，结合国内外药品专利保护的实例进行对比分析，指出药品专利保护制度的“双刃剑”性质，并结合实际提出了寻求博弈均衡的对策建议。

1 不对药品进行专利保护的“公地悲剧”

1.1 “公地悲剧”理论简介

1968年，英国哈丁教授在《The tragedy of the commons》一文中首先提出“公地悲剧”理论模型，该模型设置了这样一个场景：一群牧民一起在一块公共草场放羊。作为理性人，每个牧民都希望自己收益最大化，即通过多养羊来增加自己的收益，但这会加重草地的负担，导致过度放牧。最终的博弈结果是：每个牧民从自己的私利出发，选择多养羊以提高自己收益，而草场退化的代价却由所有牧羊人共同承担。而当每个牧民都如此思考时，草场将因过度放牧而退化直至无法养羊，最终导致所有牧民破产，这就上演了一场“公地悲剧”［1］。

这个博弈模型说明：如果一种资源不具有排他性的所有权，就会导致对该资源的过度使用。虽然每个人都知道资源将由于过度使用而枯竭，但每个人对阻止事态的恶化无能为力，而且都抱着“及时捞一把”的心态加剧事态恶化。

1.2 药品技术创新的“公地悲剧”

虽然对技术创新进行专利保护已有几百年历史，但直到上世纪60年代以后，各发达国家才开始对药品、化学物质和食品等进行保护。在此之前，药品技术具有公共品性质，一旦有国家或企业研发出新的药品或生产技术，其他国家或企业可以轻而易举地进行仿制。一方面，过度的仿制和重复生产造成了药品同质化现象非常严重，造成药品同类品种供大于求，医药生产企业只能靠打价格战或非法营销等手段求得暂时的生存，这会导致医药市场的恶性竞争；另一方面，一种新药品的研制过程相当复杂、难度高、投资多、风险大、时间长，假如这种新技术像“草场”一样被同行共同使用，那么其高额的研发投入恐怕永远也难以收回，因此进行药品研发的人将越来越少，最终导致医药技术停滞不前，形成“公地悲剧”。如中药青蒿素就是一例，青蒿素是迄今治疗疟疾最有效的药品，它是上世纪70年代由我国60个科研单位共同研制而成，但由于当时特定的历史原因，在未申请专利的情况下，就把成果在国际刊物上发表，结果被国外制药企业无偿使用并大量仿制，国内没有获得应有的经济效益，严重影响该技术的进一步研究和我国新药研发的积极性。

1.3 当前避免“公地悲剧”的制度

新制度经济学家认为，解决“公地悲剧”最有效的办法，就是明晰产权主体，即界定那些容易产生“悲剧”，容易被摄取价值的资源的产权［2］。1994年，WTO《与贸易有关的知识产权协定》（TRIPS协定）出台，将专利保护扩大到医药产品。专利药的任何未经专利权人许可生产的同类药品都不能上市销售，直至其专利权期满为止。目前大多数国家为了避免医药产品“公地悲剧”，都将药品纳入专利保护范围之内，我国也在1993年的《专利法》中将药品纳入保护范围之内，明确药品专利的产权归属、有效地授予专利权人对其专利药品的垄断权，使得专利权人不仅能收回药品研发的巨额投资，还能得到丰厚的回报。

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2 对药品进行专利保护的“反公地悲剧”

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2.1 “反公地悲剧”理论简介

在哈丁提出“公地悲剧”理论30年后的1998年，美国教授黑勒在《The tragedy of anti- commons》一文中提出了“反公地悲剧”理论模型。他使用该模型描述了上世纪90年代初莫斯科的一种奇怪现象：莫斯科的许多街道上搭建了无数的铁皮棚摊用于买卖商品，但是棚摊后面的沿街店铺却大量空置无人使用。黑勒通过调研发现，该奇怪现象的根源在于转型中的俄罗斯政府没有把这些店铺的完整产权赋予某个权利所有者，而是分给了在计划经济时期利益相关的不同单位。如6个单位享有出售权，3个单位拥有出租权，5个单位拥有收取售款权，5个单位拥有收取租金权，1个单位拥有占有权，在没有得到其他任何一个权利所有者的许可下，每个权利所有人都无法单独使用或出租商店［3］。这种支离破碎的产权结构造成了大量沿街店铺谁也无法使用而只能空置的“反公地悲剧”现象。

从这个模型可以得出这样的结论：在某一技术领域，倘若各项技术由太多的厂商分别拥有，则将导致该领域的技术合作无法完成。这好比在原来的公用草场上，牧羊人为了界定产权在自己土地上圈上篱笆，反而阻碍了大规模的机械耕作。

2.2 专利药品的“反公地悲剧”现象

在对药品进行专利保护后，医药企业纷纷加入到专利申请的潮流中以赢得竞争力。然而，对于专利充斥的医药产业而言，现实中存在的交易成本、策略性行为以及“敲竹杠”问题等因素会降低达成有效使用专利药品多方协议的可能性，复杂的专利权结构使有意愿利用专利药品的企业知难而退，从而带来专利药品的“反公地悲剧”。该悲剧将会降低专利药品的可及性，不利于提高公共健康水平，更为严重的是它将阻碍新药研发的进程和对现有技术的进一步创新。如21世纪，生物技术的发展与运用将引起制药领域的重大变革，开发治疗用蛋白质或基因诊断试剂时必须使用许多基因片段，而这些基因片段获得专利保护后，会造成日后研发者接洽授权的困扰，不利于生物制药技术的进一步发展。

2.3 专利药品“反公地悲剧”的成因

这种悲剧形成的原因是政府对各种药品创新授予了垄断性的专利权而形成了“药品专利丛林”。药品专利丛林是指：药品专利作为一种知识产权，其权利有许多重叠的地方，开发医药新技术的人必须在现有专利丛中披荆斩棘，才能获得自己所需的全部专利技术的使用许可［4］。由于各项医药专利被累积起来，并且被不同人所拥有，所以一些具有基础性作用并且及其重要的专利就会对此项技术的开发和产业化带来很大的负面效应。

当新的技术创新者遭遇药品专利丛林时，新药技术的革新就有可能被阻碍。如在艾滋病药物的研究领域，已有人研究证明抗逆转录病毒疗法“AZT/3TC/NVP”是一种治疗效果非常好的配方，并且毒副作用小，不易产生抗药性。但英国葛兰素史克制药公司拥有AZT（齐多夫定）和3TC（拉米夫定）两种药物专利以及这两种药物的组合专利，而NVP（奈韦拉平）的药品专利却由德国勃林格殷格翰制药公司拥有。无论是葛兰素史克公司还是勃林格殷格翰制药公司都不能生产这种三联配方的药品，因为这会侵犯对方专利权。而该配方的发明者即使对该三联配方申请了专利，若没有得到这两家公司的授权许可，他也无法对该专利配方进行生产和销售；就算他能得到许可，也需要花费很多的信息成本和协调成本，这将使交易费用明显增加，而且当这些权利人数量众多或人数虽然不多但与其是竞争对手时，其整合的交易成本将会更高。正是由于对药品专利的保护，使得艾滋病患者不能接受更好的治疗，公众健康受到危害，违背了药品专利保护的初衷。相反，由于当时印度的专利法不对药物和药物组合进行保护，印度的Cipla公司首先生产了这种三联配方的药品，给其国内艾滋病患者的治疗带来了福音。

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3 两种“悲剧”博弈均衡对策的探讨

从以上的分析可以看出，若不对药品专利进行保护则有可能面临“公地悲剧”，而随着各国对药品实施专利保护制度后，由于专利丛林的出现，使得各专利权人为了最大化自身收益而采取充分竞争的策略，其均衡结果不是一个优化的结果，而是一个失效的“囚徒困境”式的结果，“反公地悲剧”无法避免。那么，如何避免这两种悲剧发生，既能使得药品专利资源得到有效的利用和发挥，又能促进新药技术创新和医药经济发展呢？这是值得我们深思的问题。

3.1 实施药品强制许可制度

早在《保护工业产权巴黎公约》里面，就有了强制许可制度的规定，它是指允许特定非专利权人在符合法定条件和程序的情形下，可以不经专利权人许可而使用其创新性智力成果，但该被许可人应向专利权人支付合理报酬。当前，无论是发达国家还是发展中国家，为了自身的利益在各自的专利法中都规定了强制许可制度，我国亦不例外。但是我国在确定强制许可制度20多年来，却没有批准过一起药品强制许可的案例，强制许可作为对专利权人垄断权的一种限制，其主要价值也仅仅体现在它的法律威慑力上，尚未付诸实践。又如美国“9•11”事件后，面对恐怖分子的炭疽杆菌生物恐怖威胁，美国政府颁布了其解毒药品西扑热的强制转让许可，而该药品的专利权人为德国拜耳制药公司。美国启用药品强制许可制度，有效地避免了药品专利保护将带来的公共危机和社会恐慌。

3.2 建立医药专利联盟

医药专利联盟，是指两个或两个以上的药品专利权人，为了能彼此分享新药专利技术或是统一对外进行专利许可而形成的同盟，该联盟是一种系统化的专利许可交易机制［5］。通过专利联盟的建立，专利许可交易中的信息成本和协调成本将随之明显降低，因而可以在一定程度上降低专利许可的交易成本。如三联配方的发明人申请专利后若想生产、销售，则必须与英国和德国两家药物专利权人分别进行协商和签订合同，这无疑会带来更多的谈判成本、拟定成本和实施契约、监督执行等各项成本，而且未必能协商成功。若他们能成立专利联盟，很多外部负效应则可以内部化，有效避免“反公地悲剧”的发生。

3.3 完善药品专利审查制度

随着药品专利保护制度的确定，各国制药企业都在拼命申请专利，增加专利申请量，以免在专利诉讼中败北。然而，我国专利法规定专利分为发明、实用新型和外观设计三种，后两者在申请专利时是不需要进行实质性审查的，因此很多制药企业利用这一点，申请了大量靠实用新型和外观设计专利虚撑起来的专利泡沫。因为对于企业而言，专利更多地意味着权利和利益，而不是技术。还有的企业滥用专利权，将大量公知公用的资源或技术申请专利，然后以此为武器，排挤竞争对手或向他们索取高额的专利使用费。前两年我国就曾发生过一起国内最大的药品专利纠纷事件：国内11家大型制药企业先后向国家食品药品监督管理局注册申报并获得了“注射用派拉西林钠舒巴坦钠”新药生产批文，但是却不能生产上市，因为广州某制药公司早在几年前就向国家有关部门申报了专利并取得专利权。而这11家制药企业却以“自由公知技术“为由向国家知识产权局提出”对该专利宣告无效请求“，这一案件引起了制药界和知识产权界的高度重视。这种由于药品专利审查制度本身的缺陷，形成了不少的“垃圾专利”进入“专利丛林”，导致“反公地悲剧”一演再演。此时，专利法甚至在一定程度上成了不少企业进行不正当竞争或恶意竞争时可以合法利用的工具。因此，完善我国的药品专利审查制度势在必行。

4 结语

药品专利保护与否涉及到医药技术创新积极性、医药经济发展和解决公共健康等诸多问题，药品专利的保护面临着“公地悲剧”和“反公地悲剧”的相互博弈，随着知识经济时代的到来，药品知识产权的保护将会涉及到更多的利益冲突，利益参与人之间的博弈也将越来越复杂。我们应结合新制度经济学相关理论，制定科学的政策，降低专利经济中的交易成本，在药品专利保护的诸多博弈中寻求“纳什均衡”，实现“帕累托最优”。

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参考文献

1 张维迎．博弈论与信息经济学［M］．上海：上海人民出版社，2005：48-50．

2 朱琴芬．新制度经济学［M］ ．上海：华东师范大学出版社，2006：172-173． 

3 张方杰，胡燕京．关于“反公地悲剧”与国企产权改革的思考［J］．山东经济，2006，（1）：10-12．

4 高洁，陆建华．专利丛林引发的反公地悲剧及对专利政策的思考［J］ ．科技进步与对策，2007，24（6）：13-16．

5 余翔，陈欣．药品专利“反公地悲剧”探析［J］．科技与法律，2006，（2）：113-117．

保护层分析 篇12

当前的继电保护中已经广泛的采用光纤通道, 采取这种方式的继电保护的组成部分包括:光纤、光接收器以及光发送器, 被称为光纤继电保护。

1.1 光发送器

光发送器往往由铝石钕榴石激光器或者是砷镓铝发光二极管组成, 它能够让电信号通过光发送器时转化为光信号, 然后才能进行输出。作为一种比较常见的电光转换元件, 发光二极管具有技术成熟, 使用寿命长德特点, 因而其使用十分的广泛。

1.2 光接收器

主要由光电二极管构成的光接收器具有十分重要的作用, 光信号通过它转变成为电信号, 然后才能够进行输出。

1.3 光纤

光纤是通过光的传播来进行相应信号的传输。光纤一般由空心的石英丝构成, 其直径很细, 其作为光传输的介质具有其他信号传递方式所不具有的高容量, 与传统的金属导线相比, 光纤的主要材料为石英, 能够节省大量的金属材料, 具有很强的耐腐蚀性, 防潮效果好, 抗干扰性较其他介质的要强很多, 其铺设也十分的简单, 因此作为信号传递的通道具有很强的可靠性。但是它也有一些缺点, 那就是通信距离不够理想, 在进行长距离通信中, 往往需要一些辅助设备, 如中继器等。

随着电网系统对于整个国民经济的重要作用, 电网通信的容量也随着不断的增加。一般的微波通信容量远远的不能满足要求, 而光纤通道的通信容量在用0.85um短波时, 高达微波通信容量的两倍之多, 当采用长波通信时, 其通信容量的优势将会进一步的显现出来。

1.4 工作可靠

电力系统操作会产生较大的电磁干扰, 而雷电对于载波通道的影响也不容忽视, 由于各种恶劣的天气, 往往造成通信信号的衰减, 很多时候甚至导致通信的中断。虽然电磁干扰对于微波的影响比较小, 但是微波通道在复杂的天气环境下容易出现信号衰减。天气环境对于光纤通道的影响微乎其微, 而光纤不受电磁干扰的影响。从上面可以看出, 与载波和微波通道相比, 光纤具有十分明显的优势, 其可靠性非常理想, 这对于维护电力系统的安全可靠运行具有十分重要的意义。

光纤保护包括光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、光纤命令传输等装置, 传输通道随着光纤保护的不同类型而不断的转变。一般来说逻辑命令信号的传输通道对通道对称性的要求不是特别的高, 或是根本就没有要求, 如光纤距离、方向保护等, 在所有的光纤自愈环网以及传输通道之中都可以进行正常的工作。电流相量的实部和虚部以及瞬时值都是靠光纤电流差动保护来进行相应的传输, 在两端的采样要实现同步, 从而保证两端电流的相量和和相量差是在同一时间之内的, 从而保证动作电流和制动电流计算结果的准确。

综上所述, 利用自愈环或其他通道切换装置对光纤电流差动保护装置进行传输的时候, 应该确保无论是切换之前还是切换之后的收发路由的一致性, 且收发理由的切换要保证同步进行, 它们之间时间的延迟应该低于50ms。一般通道警报会在切换的时候出现。

2 光纤应用于继电保护的高压测量

任何一套继电保护装置都要用TA、TV测量输电线路上的电流、电压。应用光纤测量的一种简单方法是用光纤将TA、TV与保护装置联接起来, 这种测没方法能够避免强电磁干扰对测量信号的影响, 提高测量精度和设备的安全性。另一种方法时应用光纤变流器取代电磁式的TA、TV。这种测量无饱和现象, 可以准确地反映故障情况下的电流、电压量。应用于计算机保护更为有利, 可以把经光纤变流器测量后的数字量直接输入计算机保护, 而不用进行A/D和D/A变换, 将会大大提高动作时间和计算精度。

3 光纤作为继电保护的信号通道

在信号的远距离传输中, 如果利用光纤作为信号传递的介质, 那么在整条传输线路中每到一定的间隔必须设置一个中继器, 也就是常说的光-电-光中继器。继电保护中光纤作为信号传送的通道, 在很多方面都被广泛的采用, 主要表现在以下几个方面:

1) 电流纵差保护中的导引线;

2) 继电保护装置的联络线

高频保护中对控制室以及载波机的保护往往用到光纤作为联络线。除此之外, 光纤还作为微波保护中发射塔和保护装置之间的联络线;

3) 变电站或控制室内的继电保护信号传输线

光纤在对计算机多机进行保护的时候, 连接微机之间以及各种测量或者其他终端设备, 从而保证这些数据之间的数据传输。

在继电保护通道中以光纤作为传输介质具有十分明显的优势, 可以最大限度的避免外部环境对于通道的干扰, 从而保证信号传输的通畅、精确。特别是应用于短线电流纵差保护, 对由于感应电压或故障电流大而引起的过电压造成对通道和设备的危害是一个最有效的解决方法。因此, 研究光纤通信在继电保护中的应用, 国内外的研究方向首先是针对短线纵差保护。另外, 在短线上应用光纤纵差保护避免了距离保护由于距离短存在的超范围误动和弧光电阻造成的拒动问题。

4 光纤通信系统的复用在继电保护中的应用

对于短线电流纵差保护中的光纤通道, 应该研究和应用信号各路传输的复用技术, 传输各相电流及其他保护信号, 做到分相传输、分相比较、分相眺闸, 使继电保护性能得到提高。随着光纤在电力通信中的推广运用, 使继电保护应用光纤以数字或模拟形式传输多路电流、电压信号, 并在较长输电线路上采用分相电流纵差保护成为可能, 而电流差动保护原理的优越性能更非其他原理所能比拟。

5 结论

综上所述, 光纤通信与其他介质为基础的通信相比具有十分明显的优点, 第一, 对来自外部环境的各种干扰几乎可以无视。

参考文献

[1]吴清, 高俊芳.现代质量控制[M].上海:世界图书出版公司, 1996.

[2]王文奎.基于稳定生产状态下的机电产品检验抽样方法[J].上海:机械设计与研究, 2001 (2) :73-75.

[3]王文奎.相同生产条件下机电产品检验的抽样方法与实施程序.机械设计与研究, 2002 (9) :71-73.

(上接第26页)

第二, 具有很大的容量。以上两个优势使得光纤在继电保护中的应用具有更高的可靠性和安全性, 从而对保证整个电力系统的安全稳定的运行具有十分重要的意义。

参考文献