灾变特点（共6篇）
灾变特点 篇1
摘要：文章主要阐述了武威地区玉米病虫害的危害症状和灾变原因, 并提出了相应的防治措施。
关键词：玉米,病虫害,发生特点,防治对策
玉米是武威地区仅次于小麦的第二大作物, 它不仅是高产的粮食作物, 而且是养殖业的主要饲料和轻工业原料, 玉米生产的形势在一定程度上左右着全区粮食增产、农业增收、财政增税。但在玉米面积扩大、耕作制度改变的新情况下, 玉米病虫害的发生与危害也日趋严重, 已对玉米生产构成威胁。因此, 分析近年玉米病虫害发生变化的原因, 预测其发展趋势, 并提出综合治理对策, 将对确保玉米生产稳定发展具有重要意义。
一、发生危害特点
㈠分布广、种类多
据1998年~1999年系统调查和面上普查, 武威地区玉米常发性、局部偶发性和迁入性病虫害的发生危害呈扩展和加剧之势, 特别是武威市的平川灌区和古浪县的风沙沿线灌区, 玉米病虫害与20世纪80年代末、90年代初相比, 种类明显增加, 灾害面积逐年扩大。全区玉米上发生的病虫害有10种以上, 主要以苗期根腐烂病和成株期锈病为主;虫害达20多种, 以玉米红蜘蛛、蚜虫、棉铃虫为优势种群。
㈡发生面积大、危害重
1. 玉米红蜘蛛。
武威市1998年玉米红蜘蛛发生面积1.00万公顷, 损失粮食800万千克;1999年发生面积2.04万公顷, 占全市玉米总面积的73.3%, 其中严重发生面积1.22万公顷, 占玉米总面积的43.8%, 平均虫株率86.2%, 严重田达100%, 平均虫量634.1头/株, 重发田达1315.0头/株, 玉米植株提前15天~20天枯死, 百粒重下降2.0克, 减产1150万千克。
2. 玉米茎基腐病。
该病1999年在民勤县发生面积0.45万公顷, 占民勤县玉米总面积的41.9%, 平均病株率7.4%, 严重田达14.0%, 田间病株于大喇叭口期整株青枯死亡, 对产量影响较大, 一般减产750.0千克/公顷左右。
二、灾变原因分析
㈠种植方式改变有利病虫繁殖传播
以小麦、玉米为主的带状种植方式, 已在全区大面积推广应用, 而在带田面积较大的平川灌区, 大面积轮作倒茬存在困难, 尽管实行了同一地块内不同作物种植带间的小倒茬, 但作用有限。在此情况下, 田间病菌和害虫越冬基数高, 为玉米病虫的繁殖、传播提供了有利条件。
㈡病虫越冬环境优化加重了危害
冬春温室生产的发展, 给红蜘蛛、斑潜蝇等害虫和某些病原菌的越冬、繁殖提供了有利的场所。每到夏季温室蔬菜生长后期, 揭棚后温室内病虫便迅速蔓延到邻近玉米田, 由于此期室外温度条件适宜, 红蜘蛛等大量繁殖, 使玉米害虫发生高峰期提前、危害加重。
㈢农药使用不合理降低了防效
一是贻误防治时机。小麦成熟后农民忙于收割、打碾, 忽视了玉米害虫的防治。二是喷药方法不合理。由于玉米红蜘蛛、蚜虫主要在叶片背面, 雄穗及雌穗苞叶内危害, 因此, 要求喷药部位应有针对性。而多数农户却按常规方法喷药, 药液难以喷到虫体及集中危害部位, 致使防治效果低。三是药剂品种单一。多年来武威地区各类作物防治红蜘蛛和蚜虫主要以磷类农药为主, 不同类型农药很少交替使用, 使害虫产生抗药性, 尽管使用农药浓度越来越高, 防治次数增加, 但防治效果任然不理想。
三、综合治理对策
㈠综防策略
坚持以“预防为主、综合防治”的方针和“因地制宜、分类指导、注重当前、兼顾长远”的原则, 针对玉米病虫害灾变特点与原因, 从生态与环境整体出发, 以农业措施为基础, 科学协调生态调控与化学防治的矛盾, 引进开发高新技术, 优化配套防治技术, 围绕发展“两高一优”农业进行综合治理。
㈡保证措施
1. 领导要高度重视。
植保工作事关农业丰收, 事关经济发展, 必须引起各级政府和领导的高度重视, 要充分认识到玉米病虫发生种类多样、复合危害的复杂性, 逆境潜伏、顺境猖獗的长期性, 造成玉米生产大幅波动的严重性, 落实综合措施的艰巨性, 保护生态平衡、减轻环境污染的长远性, 切实把病虫防治、减灾保产作为发展农业和实现两个根本性转变的具体内容, 列入农业工作的重要议事日程予以关注。要像1999年防治小麦吸浆虫那样, 强化政府行为, 采取有效措施, 调动各方积极因素, 以强有力的组织措施, 促进技术措施的落实。
2. 培训要扎实有效。
针对广大农户尚未真正掌握综防技术的实际, 本着实际、实用、实效的原则, 围绕重点区域、重点对象、重点技术, 采取印发资料、逐片培训、会议发动、现场指导等多形式与途径, 对乡、村、组干部和广大农民进行全方位、分层次的宣传发动和培训, 提高领导与农民的科技意识, 使玉米病虫防治工作扎扎实实地开展起来。
3. 监测要及时准确。
农作物病虫害预测预报是专业性、代表性、时间性很强的社会公益事业, 是领导决策和开展防治的基础。在各级政府和农业行政部门的财力支持下, 地县农技中心应进一步强化病虫害测报工作, 采取“定测报对象、定调查地点、定调查人员、定调查时间、定发报要求”的办法, 定点系统调查与定期面上普查相结合, 及时通报玉米病虫害发生及防治预报, 为科学防治提供可靠依据。
电力系统应对灾变风险分析 篇2
1 国内外电力系统风险事故概况
本文汇总了近年来电力系统风险事故，并将其分为两类。一类是因稳定破坏引起的大面积停电事故。如2003年“8.14”美加大停电事故;2006年“11.4”西欧UCTE电网解列事故;2006年“7.1”中国华中电网系统振荡事故。另一类是因外力破坏造成电网支解的大面积停电事故，如2005年“9.26”我国海南电网受台风影响大面积停电;2008年初我国南方地区的冰雪冰冻灾害。
2 引发电网大面积停电的因素分析
引发电网大面积停电的原因是多种多样的，有非人为的外力破坏所引起的，如自然灾害;也有系统内部因素所引起的，如电力设备故障;还有管理不善引起的事故扩大等。本文将这些引发电网大面积停电的因素归结为广义的“灾变因素”。引发电网大面积停电的“灾变因素”大致可以分成以下两方面：
2.1 系统内部运行方面的问题
电力设备 (元件) 的连锁故障是引发大面积停电的常见形式。国内外近年来发生的多起大面积停电事故的分析表明，由于保护误动、拒动以及大负荷转移过程中引发的保护连锁动作，是最终导致系统发生大面积停电事故的主要原因之一。2002年巴西大停电的直接原因就是继电保护误动导致系统振荡。
另外，负荷或发电容量的突变导致系统功率不平衡，也是引发大面积停电的主要原因之一。引起负荷或发电容量突变的原因有许多，如气候因素导致负荷突然增大或减小，受端电网重要输电通道故障，输电线路故障或系统解列损失大量负荷或发电容量等。如1987年法国西部大停电和日本东京大停电，就是由于负荷或发电容量突变导致的。
总之，由于系统自身故障引发的稳定破坏问题，是过去很长一段时间内较为重视的研究方面，很多学者专家进行过研究，并且取得了许多成果，但是电力系统的灾变因素还远不止这些。
2.2 自然灾害等不可抗拒的外力破坏
一般情况下，电力系统的设计准则已经考虑了气候和环境的条件。然而，极端气象引起的自然灾害仍然是现阶段造成电力设备故障进而损坏电网的主要原因之一。例如，较常发生的由恶劣的气候和环境条件引起的设备故障有：覆冰导致线路断线、舞动或短路故障;凝露、冻雾、雷电引起绝缘闪络;架空线路对树木闪络等。如美国WSCC系统在1996年两次因为输电线路对树木闪络跳闸，导致大面积停电[1][2]。
自然灾害等不可抗拒的外力破坏因素出现概率不高，但潜在危害严重。这一灾变因素可分为可预测的自然灾害 (如台风、冰灾等) 和不可预测的自然灾害 (如地震等) 。2007年美国俄亥俄州受龙卷风及暴风雨的袭击造成该州部分地区的房屋被大雨和洪水冲毁，并造成大面积停电，近10万人受到影响;2005年我国海南省受台风“达维”影响，最终导致系统全部瓦解，引发罕见的全省范围大面积停电[3];2008年初冰雪灾害导致南方区域电网大面积损坏[4];2008年5月12日汶川大地震导致四川电网损失严重，都是遭遇极端灾害性天气或地震导致的。
3 灾变导致电网大面积停电事故的根源分析
由以上国内外典型电力系统的风险分析及灾变因素总结可以看出，电力系统的安全风险，可以从以下几个方面来探讨由灾变引发这些风险的根源。
3.1 电力系统结构
包括电源结构、电源布局、电网结构等方面的问题和缺陷，是导致电力系统安全风险长期存在的主要根源因素。例如，如果电源结构不合理，则容易导致缺电的风险，而电网结构的不合理则直接导致系统稳定运行的问题。因此，考察电力系统结构方面存在的问题，是分析电力系统安全风险必须考虑的重要方面。
3.2 电力系统设备
电力系统设备，特别是暴露在外面的一次设备，最容易遭遇自然灾害和人为破坏，是过去重视较少的一个方面。然而在自然灾害频发的现实状况和美国911事故之后，提醒电力工作者必须重视电力系统设备大面积损坏而引发的电力系统事故，或者关键设备损坏引起的系统连锁故障等。
3.3 电力系统技术
这里主要是指继电保护技术、安全稳定自动控制技术等方面的技术。事实上由于保护、安稳装置不正确动作引起的电力系统风险事故，也是电力系统长期存在的问题之一，由此引发的安全事故也不在少数。
3.4 电力系统管理
事物的产生和发展决定于内因和外因，外因为事物发展提供条件，并通过内因来起作用。以上列举的大面积停电事故的各种因素归根结底还是事物发展的外因，而内因就是电力系统的管理模式。在管理模式落后或存在不足的情况下，各种外界因素才导致了大面积停电事故的最终产生。因此，要防止大面积停电事故的发生，关键问题还是要完善电力系统的管理模式。
目前电力系统管理模式方面的问题主要还是由企业的商业运作与政府安全监管之间的矛盾引起的。长期以来，电力企业在电网安全方面考虑的主要侧重点在于如何降低事故带来的电网运营损失，以及如何保障电力设备和人员自身的安全。而政府作为监管部门更侧重于考虑电网事故带来的国家安全问题和社会效应。此外，电力企业在市场竞争中渴望自由发展与政府希望监管并干预电力企业行为之间也存在着矛盾。因此，如何完善电力系统的管理模式，解决企业运作和政府监管之间的矛盾，也是值得进一步研究的问题。
综上所述，探究灾变对系统大面积停电风险的根源，总结起来可以从“结构”、“技术”、“设备”、“管理”等几个方面来解决。
摘要：对国内外电力系统风险事故类型做了介绍, 对灾变导致电网大面积停电事故的根源进行了分析, 从电力系统结构、电力系统设备、电力系统技术、电力系统管理等四个方面入手, 提出解决系统大面积停电风险的根源。
关键词：电力系统,灾变,风险分析
参考文献
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[2]卢卫星, 舒印彪, 史连军.美国西部电力系统1996年8月10日大停电事故[J].电网技术, 1996.
[3]唐斯庆, 张弥, 李建设.海南电网“9.26”大面积停电事故的分析与总结[J].电力系统自动化, 2006, 30 (1) .
灾变特点 篇3
输电杆塔基础是输电线路的重要组成部分, 受到输电线路走廊气候和地形地貌多样性、区域地质构造条件差异性、岩土体类型变化性以及地下水复杂性的影响, 杆塔基础容易产生不良风雨荷载作用下的灾变损伤及环境岩土工程问题, 甚至发生倒塔事故。本文针对中山地区气候与地质特点, 采用多学科交叉方法, 采用现代电子和通信技术, 建立塔基滑坡远程监测系统, 有效提高了中山输电线路基础体对强风雨极端气候条件的处置能力, 实现了强风雨荷载作用下输电塔杆基础的安全监控与预警, 为输电线路长期安全运行和应对极端气候灾害风险提供了参考, 有利于为救灾抢险制定技术方案。
1 中山地区强风雨特征与典型滑坡工程地质特征研究
收集中山地区地质条件、气象资料及降雨诱发边坡地质灾害相关资料, 建立如图1所示输电线路杆塔基础地质资料数据库, 为输电线路杆塔分析诱发滑坡的降雨量、持续时间、降雨日、降水强度及其时空分布, 研究降雨特征与统计临界降雨强度的时空相关性提供支撑;以中山地区滑坡分布规律为基础, 针对中山地区不同降雨强度特征滑坡选取典型滑坡, 研究滑坡体的地质成因、结构特性和环境效应。
2 强风雨荷载作用下输电塔—线体系的灾变特点和规律分析方法
通过强风荷载、强降雨荷载的实测, 进行输电塔—线体系强风雨荷载的统计特点及规律研究, 建立上部输电塔—线体系的风雨激励动力分析模型, 根据不同强度风雨荷载作用下塔—线体系稳定性特点和规律, 得出塔—线体系应力分布特点和规律, 最终得出输电杆塔灾变损伤模式。以降雨特征与统计临界降雨强度及渗流特性为基础, 建立典型塔基滑坡岩土体饱和与非饱和非稳定渗流数学模型, 分析不同降雨过程下典型塔基滑坡体内渗流场分布特征与演变规律;以岩土体力学特性和渗透特性研究为基础, 建立降雨条件下塔基滑坡岩土体渗流—应力耦合分析模型, 分析降雨条件下典型塔基滑坡岩土体的变形特征及其演变规律。针对典型塔基滑坡, 通过试验研究、反演分析、工程类比方法, 系统研究饱和与非饱和条件下岩土体非线性力学与渗透特性, 特别是在非饱和条件下的降雨入渗参数、土水特征曲线和强度准则。以渗流—应力耦合分析模型为基础, 对不同降雨强度、降雨时程、岩土体力学和渗透特性进行组合, 研究典型塔基滑坡体内应力、变形和孔隙水压的分布规律, 通过塑性区的分布特征与演变规律探讨降雨条件下典型塔基滑坡可能的失稳机理。
3 强风雨荷载下中山塔基滑坡灾害监测系统
根据现场勘查与失稳机理研究成果, 确立监测变量和监测布置原则;以拉索位移计、容栅式雨量计、固定式测斜仪等设备为基本单元开展监测, 采用建设周期短、网络覆盖范围广的传输技术建立监测预警数据中心与多个塔基边坡单体监测子站的不间断联系, 通过因特网建立管理部门 (救灾防灾中心) 与监测预警数据中心的联系通道, 由此形成适用于塔基边坡地质灾害的简明、自动、经济、高效的远程监测系统。图2为输电线路塔基滑坡监测系统示意图。
4 强风雨荷载下塔基滑坡地质灾害预警模型
通过详细调查中山地区降雨诱发地质灾害的历史资料, 统计分析该地区滑坡发生与降雨特征的关系, 提出降雨区域预警的指标。采用饱和与非饱和渗流有限元对中山地区典型滑坡体进行降雨入渗模拟, 研究降雨强度、降雨持时和降雨类型对边坡渗流和稳定的影响, 验证和改进有效降雨量经验模型。将改进后考虑降雨入渗规律的有效降雨量模型与滑坡发生的历史概率曲线相结合, 得到中山地区滑坡地质灾害区域降雨预警模型, 建立相应的风险防御措施。针对所监测的单体边坡, 设计不同的风雨荷载量和岩土体参数组合, 采用饱和与非饱和渗流有限元计算对应的滑坡安全系数Fs和监测点的位移u, 可以作出相应的滑坡安全系数与监测点位移的关系曲线, 以此为依据来确定该边坡监测点位移的阶段预警值。
5 基于网络技术的灾变监测与预警系统
采用网络编程技术和数据库技术, 通过ASP.NET开发三层B/S结构模式的监测数据实时发布和地质灾害监测预警系统, 建立塔基边坡监测信息数据库, 实现对监测数据的远程实时接收和可视化管理分析, 为管理部门及时了解现场监测结果和快速决策提供了强有力的平台支持。针对边坡变形破坏模式复杂多样, 集成多种时间预测模型, 形成了变形预测模型库, 采用可视化的图形工具, 可以为不同类型和不同演化阶段的边坡选取合适的预报模型, 使边坡变形预测更具针对性和可靠性。基于边坡地质灾害统计分析和边坡失稳力学机理分析, 建立基于降雨量和位移的综合预警模型。同时基于GSM网络数据终端, 开发短信预警发送功能, 根据设定的变形和有效降雨量预警指标, 自动向特定人群实时发送预警短信, 提高了信息发布的实效性和自动化水平, 为防灾减灾提供了最新的决策支持。
6 结语
本文介绍了建立和研发输电杆塔基础在风雨荷载作用下安全预警系统的方法与实现的技术手段, 所开发的中山塔基边坡远程监测预警系统具有简明、自动、实时、远程、经济、高效的特点, 可实时获取监测点的位移和降雨量信息, 进行变形预测分析, 并结合区域降雨量预警模型和位移预警模型进行实时预警及网络和手机信息发布, 适合在南方多雨地区电网塔基监测预警中推广, 具有较为显著的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]李黎, 尹鹏.大跨越输电塔—线体系风振控制研究[J].工程力学, 2008, 25 (S2) :213-229.
[2]陈波, 郑瑾, 瞿伟廉.基于磁流变阻尼器的大跨越输电塔线体系风致振动控制[J].振动与冲击, 2008, 27 (3) :71-74.
[3]国家电力公司华东电力设计院.DL/T5092—1999 110~500kV架空送电线路设计技术规程[S].北京:中国电力出版社, 1999.
灾变特点 篇4
企业资金链风险也是做财务风险, 是企业陷入财务困境可能性。企业财务一直都是企业管理及财务管理研究的重点之一, 新时代企业竞争的加剧对企业财务管理提出了更为严格的要求。进行企业资金链风险的研究是为建立财务预警, 企业财务预警模型的建立是企业财务管理的重点之一。其主要过程是对企业的经营、财务等活动进行提前预测, 达到及时找出企业的经营管理活动中可能存在的财务风险的目的。与此同时在财务危机发生前对企业管理者发出警报, 促使企业管理者采取有效的防范措施, 使得潜在的风险不会变成损失, 或者尽量减少损失。
1.1 财务风险的形成
财务的本质是“社会再生产过程中本金的投入与收益活动, 并形成特点的经济关系”。我们可以知道, 企业财务管理的目的是投入本金, 然后通过资本活动, 重新获取价值和价值增量。价值增量必需处在在流通过程的环境中的, 整个流通过程是通过转换资本形态的手段实现的, 所以在这一系列的投资活动中, 转换资本形态在某种情况下就会遇到困难, 导致整个流通过程运转不正常, 这样, 财务风险就形成了。
1.2 资金链风险预警体系
既然在资本的运作过程本, 财务风险经常中难以避免, 那么, 可以在公司的经营过程中, 建立资金链风险预警体系。如果无法阻止某种风险的发生, 那么我们就只能对资金链可能断裂的风险导致的财务危机进行预警, 这就是财务、资金链风险预警体系。资金链预警是借助经营企业提供的经营计划、财务报表及其他会计相关资料和数据, 利用财会、统计、金融、企业管理、市场营销等理论, 采用比率分析、比较分析、因素分析及多种分析方法, 对企业的经营活动、财务活动等进行分析预测, 以发现企业在经营管理活动中潜在的财务风险, 并在危机发生之前向企业经营者发出警告, 督促企业管理当局采取有效措施, 避免潜在的风险演变成损失, 起到未雨绸缪的作用。
建立资金链、财务风险预警体系, 可以从一定程度上避免或减少财务管理失败的可能性, 以及减少财务管理失败对企业所造成的损失, 避免企业破产的命运。可以说, 财务风险预警体系, 在企业管理过程中, 扮演着十分积极的角色。
2 灰色灾变预测
2.1 灰色理论
灰色系统是指部分信息已知、部分信息未知的系统, 也称为贫信息系统。它是介于信息完全明确的白色系统和信息完全不确定的黑色系统之间的一类系统。灰色系统是信息不完全、不确定的系统, 往往没有物理原形、运行机理不明确。外部表现为结构关系的模糊性、动态变化的随机性、数据的不完全性和不确定性。社会经济、工业、农业、生态等系统中广泛存在着信息不完全的灰色系统。因此, 对灰色理论的研究存在着重要的现实意义。又由于灰色预测具有所需样本较少、不需要计算统计特征量、适用范围广等优点, 因此灰色系统理论一经提出, 便得到了国际国内研究人员的充分重视。
2.2 GM (1, 1) 建模
预测方法采用灰色预测模型GM (1, 1) 。灰色理论的微分方程模型称为GM模型 (Grey Model) 。模型是将原始数据列作生成处理后建立模型方程。GM (1, 1) 表示的是1阶1个变量的微分方程型模型。
建模的步骤如下:
(1) 由原始数列x (0) , 计算累加生成数列x (1) ;x (1) 为一次累加生成的数列。
(2) 对x (1) , 采用最上二乘法按下式确定模型参数;
式中
(3) 建立预测模型, 求出累加序列;
2.3 灰色灾变预测
严格地说, 灾变预测是异常值时间分布的预测, 是异常值可能在未来的哪些时区发生的预测。所谓异常值是指过大或过小的值, 超过或低于阈值的值, 所谓时间分布是指异常值出现的时区在时间轴上的分布。因此, 灾变预测不是预测异常值的大小, 而是预测异常值出现的时间。
灾变预测的步骤为:
(1) 给定原始序列x, 指定阈值ξ。
(2) 构造异常序列xξ。按指定的阈值ξ从x中选择满足阈值的数据:对于上异常 (即大于阈值) x (tk) ≥ξ;对于下异常x (tk) ≤ξ;然后用x (tk) 构造异常 (值) 序列xξ
(3) 构造时分布序列。通过时分布映射Mτ, 获取时分布序列τ
(4) 充分时分布序列τ作GM (1, 1) 建模。
(5) 预测。
3 灰色灾变预测在企业资金链中的应用
已知某制造企业的固定资产为5000万元, 在此行业内认为流动资金小于固定资产20%时, 会较大幅度增加企业资金链断裂的风险。现查询企业财务报表中在以往18年的流动资金数据, 得出表1。
可知这种预测属于灾变预测。
(1) 给定原始序列, 指定阈值。由表1所示, 原始序列的值x0= (1761.3 2187.4 2641.9 609.8 3135.6 862.7 966.2 1357.74042.4 1272.5 719.1 554.4 462.7 682.1 1701.5 591.7 951.9407.6)
阈值为企业固定资产的20%, 即为1000万, 即异常值满足x (kξ) ≤1000
(2) 构造异常序列xξ。根据题意可得异常序列xξ
(3) 构造时分布序列。τ= (4, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18)
(4) 对时分布序列τ作GM (1, 1) 建模。
(1) 生成累加序列τ (1) = (4, 10, 17, 28, 40, 53, 67, 83, 100, 118)
(2) 按τ (1) 建立GM (1, 1) 模型, 代入公式 (2) 中, 得到
(3) 代入式1中得到
(4) 建立预测模型
(5) 残差检验
检验结果如表2所示。由表可见, 只有第2和第3数据点的偏差较大, 相对误差渐渐减小, 因此模型可用。
(6) 预测
结果表明, 该制造企业流动资金链中下一次可能产生断裂的高风险时期是2012至2013中间的时间段。
4 结语
本文在解释财务困境、资金链风险的相关理论及方法的基础之上, 采用邓聚龙的灰色灾变预测理论, 对企业发生财务风险的时间进行了尝试性的预测。预测结果表明本例中的误差较小, 精确度较高, 说明本文的思路是可行的, 但是是否能够引申更加广泛的应用范围, 还有待研究。
参考文献
[1]贾婷.上市公司财务恶化预测模型分析[J].经营管理者, 2010.
[2]向德伟.运用“Z记分法”评价上市公司经营风险德实证研究[J].会计研究, 2002.
[3]邓聚龙.灰色系统基本方法[M].武汉:华中理工大学出版社, 1996.
灾变特点 篇5
胶带输送机具有运输能力大、工作阻力小、耗电量低等一系列优点, 与其他输送机相比, 在同样运输能力及运距条件下, 其所需设备数量以及转载环节都较少, 节省人员和设备, 使胶带输送机在煤矿井下得到广泛应用。目前我国大部分矿井已经建立了胶带运输实时监测控制系统, 能够及时发现并控制火灾隐患, 但由于胶带输送机本身存在不安全因素, 且胶带运输系统涉及范围广, 巷道系统联系复杂, 胶带系统本身的连接关系又对胶带系统通风有着重要的影响, 发生灾变后如不能有效控制烟流的有序流动, 容易造成胶带巷发火后火灾气体蔓延。近年来国内外主要产煤国家此类事故时有发生, 如1995年12月5日大屯煤电公司姚桥煤矿-400 m水平东翼胶带大巷发生的特大火灾事故[1]。目前对于胶带巷系统的研究主要集中在以下几个方面[2]:阻燃胶带性能的改进;各类传感器包括烟雾、CO、温度、气味传感器[3,4]的研究;基于各类传感器的火灾实时监测技术;灾变时期胶带巷通风系统自动控制技术。通过对胶带巷火灾事故的分析可以发现, 灾变产生的有毒烟流是造成人员伤亡的主要原因。为了有效控制灾变风流, 降低事故损失, 目前主要通过建立独立回风系统或通过局部风流短路使烟流尽快排出矿井, 这种风流控制方法已得到广泛应用, 许多大型矿井还建立了独立回风系统。笔者针对胶带巷火灾监控方法和控制技术进行了深入的研究, 提出火灾灾变预警与风流控制系统, 以实现对胶带巷火灾的监测和控制。
1 胶带巷起火原因分析
1995年12月5日大屯煤电公司姚桥煤矿-400 m水平东翼胶带大巷火灾事故和2000年11月1日江西丰城矿务局坪湖煤矿胶带暗斜井第二部输送机火灾事故, 都是由于胶带摩擦引起的, 1990年5月8日鸡西矿务局小恒山煤矿胶带火灾事故是由于气焊火花引起的, 2000年11月30日兖矿集团南屯煤矿中央胶带火灾事故是由于电器故障引起的。对大量胶带输送机火灾事故原因进行分析可以发现:胶带输送机由于过载等原因, 胶带不能和主动滚筒同步移动而处于停止状态, 与主动滚筒之间产生相对的高速摩擦是胶带发火的主要原因之一;从国外的调查资料来看, 胶带因摩擦起火的次数约占胶带火灾总数的50%, 我国自1981年以来发生的胶带火灾事故中胶带摩擦造成的比例接近60%;其他引起胶带起火事故的原因主要有电器故障和电焊作业。
1.1 胶带摩擦
胶带输送机在运行中, 借助于传动滚筒与输送带间的摩擦力将驱动装置与输送机有机地联系起来, 以完成二者间的传递, 保证输送机的可靠运行。从宏观上看, 要求输送带与传动滚筒间保持同步关系, 即二者间不能产生相对滑动而保持静摩擦, 然而静摩擦力具有最大值, 当需要传动滚筒传递的力大于其与输送带间的最大静摩擦力时, 二者将产生滑动, 出现打滑现象。胶带在主滚筒上打滑的条件是[5]:
Sn>S1eμα (1)
式中 Sn——胶带最大张力, N;
S1——胶带初张力, N;
μ——主滚筒与胶带之间的摩擦系数;
α——胶带的总围包角。
当胶带松弛时, 主滚筒分离点张力会降低;如果胶带运输载荷增加, 或者巷道局部片帮压卡胶带, Sn便会增大;主滚筒表面有水时, 胶带与主滚筒之间的摩擦系数μ将减小, 则S1eμα值就减小, 以上情况都可能造成打滑。作为运煤的胶带, 周围存在的机油、润滑油以及胶带和主滚筒附近的煤尘 (其点燃温度为180~200 ℃) 都极有可能被摩擦所产生的热量或火星所点燃, 引发火灾事故。
运行中的胶带与输送机架子、卡死的托辊以及胶带下面的浮煤、木材等之间的摩擦, 在供氧充分且摩擦发热的温度达到或超过浮煤、木材 (其点燃温度为280~300 ℃) 的着火温度时, 也会发生火灾。
1.2 其他原因
当胶带机过负荷运转时, 液压联轴节易熔化失灵, 电动机在传动滚筒﹑减速箱的带动下高速运转可能与其他部件发生碰撞﹑摩擦, 导致透平油外溢被摩擦火花点燃, 引发火灾事故;电缆、开关设备短路以及绝缘体老化、或者其他电器故障都可在短时间内积聚巨大热量引起胶带火灾。
外部环境的原因如电焊后处理的不彻底或其他明火 (电弧火花、吸烟等) 也会引起胶带火灾;此外, 煤巷冒顶或巷道中堆积的浮煤自燃也可导致胶带火灾。
2 胶带巷火灾灾变预警与控制
胶带巷火灾事故以其突发性和巨大破坏性而严重威胁着煤矿的安全生产[6]。火灾一旦发生, 如果处理不及时便会带来灾难性的后果。灾变后火灾状态瞬息万变, 如果依靠井下人员打开或关闭通风设施进行手动控风不仅会因路途远、耗时长而贻误战机, 而且有可能因灾变区域烟流温度高而无法到达预定地点, 使灾情扩大。建立火灾灾变预警与控制系统可实现对胶带巷的实时监控, 一旦发生灾变可及时进行自动控制, 防止灾情扩大。
2.1 预警与控制系统的构建
将井下每一组胶带作为一个相对独立的系统进行控制。采用传感器信号作为风门的自动控制信息源, 为保证报警信息的准确性、降低误报率, 每组胶带安设2个传感器, 当2个传感器同时报警时, 风门按照设定的程序自动动作, 以实现胶带巷独立回风或风流短路, 确保火灾烟雾不进入工作区域。为了便于实现对胶带系统的维护与管理, 在建立自动控制系统时, 信号传输设备和线路均与矿井安全监测系统相分离, 单独控制, 只将风门的开闭状态接入矿井安全监测系统, 用开关量进行监测。胶带实时监测控制系统如图1所示。
作为主要控风设施的自动风门配有供电电池, 停电仍可工作, 以适应井下特殊情况。其电气工作原理:在2道风门 (A, B) 两侧装设按钮1A、2A、3A、4A, 行人到达A门时, 按动按钮1A, 其信号经可编程继电器处理后输出, 直接控制电磁阀开启风门A;行人通过后, 须按动按钮2A, 关闭风门A。同样, 行人通过B门时, 须按动按钮3A, 打开B门;行人通过后, 须按动按钮4A, 关闭风门B。反向通过时, 原理相同。A门、B门各装设门位开关AM、BM, 其启闭状态信号可由编程继电器处理, 保障A 门、B门不可同时开启, 从而对2道风门在电器上进行闭锁。对于每组胶带系统中的若干组自动风门, 按照灾变时期胶带巷控风方案进行编程, 通过常开风门关闭、常闭风门打开[7]等一系列的动作实现风流的有序流动, 达到控风的目的。风门自动控制原理如图2所示。
对于胶带系统自动风门的电源传输和信号传输线路的布置, 应避免经过胶带巷, 以防止胶带发生火灾时线路被烧毁而达不到自动控制的目的。
2.2 传感器选择
目前用于火灾监测的传感器主要有温度传感器、CO传感器和烟雾传感器。
温度监测有其局限性, 为掌握胶带摩擦过程中胶带周围温度的变化规律, 抚顺煤科院进行了胶带承重的摩擦实验。实验发现, 能够准确反映胶带温度的测点在胶带内部, 而正常情况下胶带在不停地运转, 不能在胶带层中布置温度传感器。胶带摩擦过程中, 当监测点的温度达到50 ℃时, 胶带内的温度已接近或超过70 ℃, 此时出现焦味[8]并产生烟雾, 温度传感器应在此温度给出报警, 但测点位置受到严格限制, 即距滚筒法向距离3 mm以内且不受风流的影响。因此, 温度传感器由于受到安装位置和风流的影响而达不到早期预报胶带火灾的目的。CO传感器受到煤矿井下有害气体、矿尘以及较高湿度的影响, 会使其探测准确率降低, 从而不能有效地监测矿井胶带巷火灾灾变情况。
火灾的形成可以分为阴燃和明火2个阶段[9]。阴燃阶段, 物质发生燃烧时首先会释放出一种极为细微 (粒径在10-12 m左右) 、密度极轻的气溶胶颗粒。这些微粒随着时间的推移和温度的增加, 在燃烧物四周逐渐聚集形成可见烟雾, 进而发展成明火。所以及时准确地监测到阴燃阶段所形成的烟雾是实现对胶带巷灾变预警与控制的关键, 而烟雾传感器的工作原理正是基于对气溶胶的监测, 故选择其作为预警传感器。
2.3 自动风门选取
根据目前自动风门的研究现状和种类, 确定采用KM-80型风门, 其由监测系统 (包括微波、远红外信号探测器) 、操作系统 (包括控制箱、气缸、防爆电磁阀、门位开关) 及语言警示系统组成, 运行状态稳定, 并具有多种控制方式:①就地自动控制, 井下正常生产时, 通过红外线、光电信号等探测工人和矿车通过风门的情况, 实现自动打开和关闭;②灾变时井下自动控制, 每组胶带系统的传感器监测到烟雾信号时, 自动控制系统内各个风门的开闭状态, 控制灾变时期风流的定向流动;③灾变时地面远程控制, 灾变时在地面通过操控台实现井下自动风门的开闭。
2.4 应急救援研究
胶带发生火灾后会产生大量有毒有害气体, 如果灾变风流进入主要工作区域, 将会造成巨大的人员伤亡。上述火灾灾变控制系统可将有毒烟流由回风系统排出矿井, 但对于有些矿井, 如果回风流经过行人巷道时, 仍会对人员造成伤害, 因此需对井下工人的避灾路线进行指导和调控, 针对胶带巷的具体情况, 在灾变风流经过且有工人作业的地点设置灯光、语音及警铃报警装置, 引导工人按照指定的安全路线逃生。
针对井下作业人员的分布情况及灾变时期各区域的危险程度, 在相应地点建设一定数量的避难硐室[10], 以应对撤退路线无法经过、有毒有害气体浓度较高等特殊情况。
3 现场应用
孔庄煤矿是1座年产130万t的现代化矿井, 目前有3条主要进风路线, 分别是-375 m东大巷、-620 m东大巷和矿井主胶带巷。矿井有1#—5#共5条主要胶带巷, 是矿井各个采区的主要进风巷道;这5条胶带进风巷和矿井的主要生产区域全部相连, 涉及范围广, 与-375, -620, -785 m 3个开采水平相通, 巷道系统联系复杂, 矿井延伸采用单巷延伸方式, 可以利用的现有巷道较少, 给胶带巷形成独立通风系统造成困难。
针对上述情况, 对5条胶带系统分别进行控制。对于可以实现独立回风的1#、3#—5#胶带系统, 在部分地点掘进巷道以形成独立回风系统;对于暂时不具备独立回风条件的2#胶带系统, 通过安设风门实现风流短路, 引导灾变风流有序流动, 经回风巷排出。胶带巷风门采用井下自动控制与地面控制相结合的方式, 选用烟雾传感器作为报警信息源。胶带巷通风系统发生灾变时, 通过自动风门的有序开闭来控制风流流向。为引导井下工人安全撤离, 根据矿井实际情况制订行人巷道回风紧急措施方案和应急救援方案, 并在8个关键地点建立避难硐室。
4 结语
1) 胶带巷起火主要由胶带持续摩擦产生热量蓄积形成高温引燃周围油脂、煤尘等可燃物质, 以及电器故障等原因造成;烟雾传感器有助于对胶带巷火灾灾变进行预警;
2) 在对比分析目前胶带巷监控系统的基础上, 提出了胶带巷火灾灾变实时监测控制技术, 用于指导灾变时期避难和救援;
3) 针对孔庄煤矿实际建立了胶带巷火灾灾变预警与控制系统, 有助于对胶带输送机的监控。
摘要：井下胶带输送机的大量使用, 给煤矿安全生产带来了重大的火灾隐患, 胶带输送机火灾事故时有发生。对胶带输送机火灾原因进行分析, 建立了矿井胶带巷火灾灾变预警及风流控制系统, 设计了预警系统和自动控风设施, 为有效指导灾变时期井下避难和救援提供了理论基础。
关键词：胶带运输巷,火灾隐患,通风系统,预警与控制系统
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灾变特点 篇6
平顶山东部矿区的八矿、十矿、十二矿, 目前的最大开采深度达到1 000 m。由于深部岩体构造和应力环境的复杂性, 引起煤岩的力学行为和物理相态发生变化, 致使开采中以煤与瓦斯突出、冲击地压等为代表的一系列矿井动力灾害与浅部工程灾害相比较, 强度加剧、频度增高, 对深部煤炭的安全高效开采造成了巨大威胁[5,6,7]。因此, 需要对矿井动力灾害的机理、预测、解危方法等进行深入、统一的研究[8,9,10]。
1平顶山东部矿区煤样冲击倾向性等级测试
分别测试了平煤八矿、十矿、十二矿煤 (岩) 样的力学性质、冲击倾向性指标, 确定了冲击倾向性等级。实验结果如表1～2所示。
综合考虑以上指标, 确定平煤八矿、十矿、十二矿的煤样均具有弱冲击倾向。
2深部开采采场围岩结构变形破坏规律研究
采用相似材料模拟试验, 对深部开采采场围岩结构变形破坏规律进行了研究, 为揭示深井动力灾害统一发生机理奠定了基础。
2.1相似材料模拟试验
2.1.1 十矿戊9-10-20180工作面
选择十矿戊9-10-20180工作面外段戊9与戊10煤层合层区为试验地点, 研究底板和覆岩破裂移动规律及采场上覆岩层的“三带”特征, 覆岩裂隙和离层开采过程的时空演化规律及分布特征, 以及随工作面推进工作面上覆岩层、采空区上覆岩层的应力分布特征。十矿戊9-10-20180工作面采动应力试验曲线见图1。
工作面自开切眼推进21 m后, 直接顶初次垮落, 垮落岩层距离煤层顶板高度为3 m;推进到35 m时, 工作面初次来压, 老顶初次垮落, 垮落岩层距离煤层顶板高度为9.2 m;随着工作面继续推进, 周期性垮落步距为12～16 m。顶板垮落后形成垮落带、断裂带, 垮落带的高度一般为9.2 m左右, 断裂带高度约为82 m。在充分开采后, 开切眼一侧岩层滑移角为57°, 工作面一侧的岩层滑移角为55°。在工作面开采过程中, 底板超前支承压力影响在工作面前方约40 m, 压力峰值位于工作面前方约6.6 m;顶板超前支承压力影响在工作面前方约31 m, 压力峰值位于工作面前方约5.2 m。采动过程对于煤层上覆岩层支承压力的影响, 随着远离煤层逐渐减小。
2.1.2 十二矿己15-31010工作面
以十二矿己15-31010工作面为试验地点, 研究保护层开采及被保护层开采过程中采动应力变化规律。设计2个模型:走向平面模型、倾向平面模型。走向模型、倾向模型己15-31010推进过程中各测点应力变化曲线见图2～3。
己15-31010工作面沿走向推进过程中存在2处危险区域, 区域Ⅰ的左、右边界分别至己14-31010工作面切眼前6 m、己14-31010工作面切眼后40 m, 该区域最大应力集中系数达4.1;区域Ⅱ的左、右边界分别至己14-31010工作面终采线后6 m、己14-31010工作面前方60 m, 该区域最大应力集中系数为3.2。己15-31010工作面推进至己14-31010工作面采空区下方时和推过己14-31010工作面终采线 24 m 时, 工作面上覆岩层出现瞬时大面积整体失稳, 释放出大量的能量, 从而导致突出或冲击。己15-31010工作面进风巷位于己14-31010工作面开采所引起的侧向应力影响范围的边缘处, 基本不受己14-31010工作面的采动影响, 但不排除掘进过程中有煤与瓦斯突出或冲击地压危险。当己15-31010工作面开采时由于二次采动应力叠加, 在两工作面进风巷间的煤岩柱内形成高应力区, 最大应力集中系数为3.5, 应力峰值位于己15-31010工作面进风巷右帮10 m左右位置, 此时发生突出或冲击的可能性较大。己15-31010工作面回风巷位于保护层工作面的卸压保护范围内, 巷道掘进过程中发生动力灾害的可能极小。
2.1.3 八矿戊9-10-12160孤岛工作面
以八矿戊9-10-12160孤岛工作面为试验地点, 研究孤岛工作面形成及开采过程中采动应力分布规律, 并结合工作面地质和开采技术条件进行动力灾害危险性分析。八矿戊9-10-12160孤岛工作面开采完毕后各测点应力变化曲线见图4。
戊9-10-12160孤岛工作面上下两巷均位于应力增高区边缘, 巷道掘进后在区段煤柱内形成应力集中, 发生矿井动力灾害的可能性极大。戊9-10-12160孤岛工作面开采完毕后, 在上覆主关键层未垮落前, 孤岛工作面覆岩垮落线与两侧工作面覆岩垮落线将两区段保护煤柱上方岩层分割成2个类似“倒三角形”的完整区域。因此, 上下区段煤柱处于高应力集中状态, 最大应力集中系数达3.5, 区段煤柱处于临界状态。而主关键层断裂后上覆岩层大面积运动带来巨大能量, 从而将导致区段煤柱发生冲击破坏。
3深井动力灾害多因素耦合灾变统一失稳理论
3.1深井动力灾害多因素耦合统一灾变机理
动力灾害从孕育到发生的过程是一个十分复杂的力学过程, 在这个过程中会受到多种因素的影响, 这些因素的影响不是单一的, 而是相互作用的耦合关系。深井动力灾害的影响因素主要包括:地应力、开采深度、深部岩体特性、煤层瓦斯、开采技术、组织管理等因素, 而岩层的结构及变化、煤层厚度及变化、断层、褶皱等, 也是动力灾害的重要影响因素。
冲击地压、煤与瓦斯突出两者的孕育过程是相似的, 即采掘活动破坏了煤层及其围岩原有的应力平衡, 应力重新分布, 煤层在瓦斯和应力的耦合作用下发生变形, 当煤层应力超过其弹性极限时, 开始形成大量裂纹和裂隙;达到峰值强度时, 变形局部化现象显著, 出现了变形集中区;变形集中区内煤层表现出应变软化性质。冲击地压、煤与瓦斯突出的孕育过程就是变形集中区或应变软化区形成的过程。
冲击地压、煤与瓦斯突出的能量来源和发生过程有较大的区别。冲击地压是煤层变形系统在整体受压失稳状态下发生的, 而煤与瓦斯突出是煤层变形系统未达到临界稳定状态下, 在应变软化区进行采掘活动, 造成围压与孔隙瓦斯压力抵消后剩余的拉性有效应力超过煤体的抗拉强度, 发生拉伸失稳破坏现象。冲击地压的主要能量来源是煤岩系统在变形过程中的弹性势能, 冲击地压发生时剩余能量转化为地震能。煤与瓦斯突出的能量主要来自于孔隙瓦斯压力势能以及在煤变形和突出发生过程中转化为瓦斯压力势能的煤岩弹性势能, 最后的剩余能量则转化为瓦斯喷出时的动能[11,12,13,14,15,16,17]。
根据变分原理, 总势能Π取极值时, 一阶变分为0。若存在极小值, 则二阶变分不大于0, 此时系统平衡是非稳定状态的, 如遇扰动将发生失稳。所以含瓦斯煤层发生失稳破坏过程的必要和充分条件, 即平衡状态处于非稳定状态的条件为
δΠ=0, δ2Π≤0 (1)
式 (1) 中前面一个公式为变形系统处于平衡状态的条件, 后面一个公式才是平衡状态的非稳定性条件。若使式 (1) 中的后式成立, 则必须要求系统中存在已演化到塑性软化状态的区域, 可将煤层分为弹性区域和塑性软化区域, 并将两部分区域的应变势能分开描述, 则有:
undefined
式中:Ve, Vp分别表示煤岩弹性区域和塑性软化区域的体积;[De], [Dp]分别表示弹性刚度矩阵和塑性软化刚度矩阵。
演化过程中所释放的能量总和必须大于所消耗的能量R, 即:
U+A+E-R>0 (3)
对于含瓦斯煤体, 由于孔隙中存在瓦斯压力, 所以其应变是受有效应力支配的, 即:
{σ′ij}={σij-αpδij}=[D]{ε} (4)
同时煤层的力学性质受瓦斯的作用和影响而发生变化, 因而[De]、[Dp]、泊松比μ和峰值强度σc均是瓦斯压力p的函数, 可以写为
随着煤体中孔隙瓦斯压力的增大, 弹性区和应变软化塑性变形区刚度均减小, 但应变软化塑性变形区减小幅度更大, 不利于动力灾害的发生。随着孔隙瓦斯压力的增大, 煤体的峰值强度降低, 煤体变形容易提前向应变软化塑性变形方向发展, 易于发生动力灾害, 但峰值强度的减小使煤体贮存的弹性势能降低, 所造成的灾害也较轻。
3.2深井动力灾害多因素耦合统一数学模型
基本假设:
1) 煤层瓦斯含量由游离瓦斯量和吸附瓦斯量组成, 遵守朗格缪尔公式undefined。式中:C为总瓦斯含量;n为孔隙率;ρ为瓦斯密度;p为孔隙压力;a, b为吸附常数。
2) 瓦斯在煤层中的渗流规律在微段压力梯度上符合达西定律Δqi=KijΔp, j, 在整个区段qi=Kijp, j。式中:qi为渗流速度;Kij=K (Θ, p) , 为渗透系数;K=a0exp (a1Θ′+a2p2+a3Θ′p) 。
3) 瓦斯被视为理想气体, 渗流按等温处理, 则气体状态方程为undefined。式中:R为气体常数;T为热力学温度。
4) 煤岩体弹性变形阶段本构关系为σij=λeδij+2μεij。式中:λ, μ为拉梅常数;e为体积变形。
5) 煤岩体被单相的瓦斯气体所饱和。
6) 固体骨架的有效应力遵循修正的太沙基公式σij=σ′ij+αpδij。式中α=α (Θ, p) =b1-b2Θ+b3p-b4Θp, 为有效应力系数。
7) 饱和孔隙裂隙介质的体积变形由煤岩体骨架的变形和孔隙、裂隙的变形两部分组成, αb= (1-n) αs+nαp, 假设 (1-n) αs<
高瓦斯煤层发生动力灾害的多因素耦合数学模型包括以下方程:
①瓦斯渗流方程
undefined
②可变形多孔介质的运动方程
(λ+μ) uj, ji+μui, jj+Fi+ (αp) , i=0 (7)
③煤体瓦斯系统失稳判别准则
δΠ=0, δ2Π≤0, U+A+E-R>0
④定解条件:瓦斯渗流场和煤体变形场的边界条件、瓦斯渗流场和煤岩体变形场的初始条件。
渗透系数Ki受围岩应力及孔隙压力的影响, 即Ki=K (Θ, p) 。undefined集中反映了固体骨架因有效应力的改变而导致孔隙率发生变化, 最终使瓦斯压力改变, 从而影响到煤体的瓦斯含量与瓦斯运动。考虑了瓦斯压力对骨架变形的影响, (αp) , i反映了煤体变形与孔隙压力变化的相互关系。瓦斯含量是瓦斯压力的函数, 而瓦斯压力又必须通过瓦斯渗流方程获得。
4结语