危险区域

2024-09-09

危险区域（精选10篇）

危险区域篇1

海洋生产平台上存在着大量原油及天然气, 对危险区进行确认和辨识, 是设计及生产人员的基本要求。有的平台依据北美标准, 而又存在使用GB或IEC标准的环节, 需要相互。

1 爆炸性物质的划分

1.1 爆炸性物质类别划分

按照北美规范, 该平台上爆炸性物质为Class I (对应GB及IEC标准规范中Group II) , 北美及IEC成员国都把爆炸性物质划分为三类:

北美地区:Class I:爆炸性气体;Class II:爆炸性粉尘;Class III:纤维。

IEC成员国:Group I:矿井甲烷;Group II:爆炸性气体混合物 (含蒸气、薄雾) ;Group III:爆炸性粉尘及纤维。我国采用IEC标准。

1.2 爆炸性气体分级划分

Group II类爆炸物又按照IEC规范根据物质的最大试验安全间距 (Maximum experimental safe gap, MESG) 或最小点燃电流 (Minimum igniting currunt, MIC) 分成Group IIA、IIB、IIC, 划分标准为:Group IIA的MESG为:0.9≤MESG<1.14, 其MICR为:0.8<MICR<1.0;Group IIB的MESG为:0.5<MESG<0.9, 其MICR为:0.45≤MICR≤0.8;Group IIC的MESG为:MESG≤0.5, 其MICR为:MICR<0.45。而北美地区则分成Class I Group A, B, C, D, 与IEC标准划分对照:Class I Group D对应Group I和Group IIA;Class I Group C对应Group IIB;而Class I Group B (氢气) ;Class I Group A对应Group IIC。Group I、IIA、IIB和IIC爆炸物点燃特性依次为难、适中和易。海洋生产平台上生产区域内的爆炸性气体主要为Group IIA气体、蓄电池室为Group IIC氢气和油漆室内为Group IIB气体。

1.3 可燃易燃液体分级划分

依据闪点对于可燃性液体进行划分:北美地区:Class I:闭杯闪点低于37.8℃且其蒸气压力不超过276k Pa的可燃液体;Class II:闭杯闪点不低于37.8℃, 但低于60℃的可燃液体;Class III:闭杯闪点不低于60℃的可燃液体。而我国分为:甲类:闭杯闪点小于28℃的可燃性液体;乙类:闭杯闪点不低于28℃, 但低于60℃的可燃液体;丙类:闭杯闪点不低于60℃的可燃液体。划分可燃液体时要考虑所处的环境。

2 爆炸危险区域区划分

根据规范IEC 60079-10, (爆炸性气体环境) 危险场所按照爆炸性物质的存在时间或释放源的释放等级来划分“Zone” (分为三区, 为Zone 0, 1, 2) :0区是指爆炸气体长时间存在的区域;1区是指正常情况下爆炸气体偶尔出现的场所;而2区指正常情况下爆炸气体不出现或短时间存在的场所。而北美国家采用NEC 500及NEC 505两个标准, NEC 505规范与IEC规范大致相对应, 而NEC 500与IEC规范对应不起来。NEC 500一般用于纯北美地区, NEC 500采用“Division” (分为二区, 为Division 1, 2) 描述:Division 1指正常情况下爆炸气体可能存在的区域, 相当于IEC中0区和1区;Division 2指故障条件下或其他异常状况下爆炸气体偶尔或短时间存在的场所, 相当于IEC中的2区。

很多通过该场所一年中爆炸性气体环境存在时间T (小时) 来进行划分区, 该划分方法为非标准化, 划分参考为:0区的时间T≥1000, 1区的时间为10<T<1000, 2区的为1<T<10, unclassified的为T<1。

3 结语

对于实际区域内的爆炸性气体环境的划分要考虑多种因素影响, 如爆炸性气体成分、释放速率、通风及周围结构等复杂且不确定的因素。在依据规范 (如API RP 505) 的推荐做法的基础上, 设计及其他人员的实践经验来进行决定区域的危险性质也很重要。

参考文献

[1]API RP 505.Recommended Practice For Classification For Electrical Installation at Petroleum Facilities Classified as Class I, Zone 0, Zone 1, Zone 2[J].American Petroleum Institute, 1997.

[2]GB 3836.14-2014爆炸性环境第14部分:场所分类爆炸性气体环境[J].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 2014.

[3]NFPA 70.National Electrical Code[J].National Fire Protection Association, 2014.

危险区域篇2

加油机、油罐区、卸油点及通气管口等部位，最易积聚油气，也是加油站的安全重点部位。

3.2.1汽油加油机爆炸危险区域的划分（如图3—1所示）

⑴加油机壳体内部空间划为1区；

⑵以加油机中心线为中线，以半径为4.5m的地面区域为底面和以加油机顶部以上0.15m半径为3m的平顶面的圆台空间划为2区。

图3—1 汽油加油机爆炸危险区域划分

3.2.2 油罐车卸汽油时爆炸危险区域的划分（如图3—2所示）

⑴ 油罐车内部的油品表面以上空间划分为0区；

⑵ 以通气口为中心，半径为1.5m的球形空间和以密闭卸油口为中心，半径为0.5m的球形空间划为1区；

⑶ 以通气口为中心，半径为3m的球形并延至地面的空间和以密闭卸油口为中心，半径为1.5m的球形并延至地面的空间划为2区。

图3—2 油罐车卸汽油时爆炸危险区域划分

3.2.3埋地卧式汽油储罐爆炸危险区域的划分（如图3—3所示）

⑴ 储罐内部油品表面以上的空间划为0区；

⑵ 人孔（阀）井内部空间，以通气管管口为中心，半径为0.5m的球形空间划为1区；

⑶ 距人孔（阀）井外边缘1.5m以内，自地面算起1m高的圆柱形空间，以通气管管口为中心，半径为3m的球形空间和以密闭卸油口为中心，半径为1.5m的球形并延至地面的空间划为2区。

危险区域篇3

申请人XX船员称：2010年5月15日其与被申请人上海YY船务有限责任公司签订了《船员劳务合同》，后于5月16日登上被申请人所属的船舶“GOLDEN BLESSING”轮任职大副。因该轮航行区域经过索马里海盗危险区域，海盗活动频繁，被申请人为了鼓励船员对防海盗工作的重视和支持，给予在船船员适当的补贴。根据申请人的职务，每天危险区域补贴400美元。2010年6月该轮执行从沙特RABIGH港装货，到印度MUMBAI港卸货的航次，在通过海盗核心区域时，不幸于2010年6月28日0610时左右被海盗劫持。在我国政府各部门、企业各方面的大力营救下，该轮于2010年11月6日1800时左右被释放，并驶往阿曼的SALALAH港进行善后处理。申请人于2010年11月7日离船乘飞机回国，在上海入境。船舶和船员自船舶进入危险区域被劫持，到被释放离开危险区域共计132天。申请人称其向被申请人要求危险区域补贴，以及个人财物所遭受损失的赔偿。在被申请人没有答复的情况下，遂依据合同中约定提交中国海事仲裁委员会仲裁的条款向上海分会提出仲裁请求。

被申请人答辩认为：被申请人通电中所指的补贴是针对船舶驶入、通过、驶离危险区域这个不间断的过程而言的，而并非针对船舶被海盗劫持后在危险区域滞留的时间。薪酬表上注明的是“危险区域补贴”，而非“海盗劫持补贴”。申请人主张的132天补贴并非船舶顺利通过亚丁湾海盗区域的天数，而是船舶发生不可抗力事件后在该区域“逗留”的天数。故被申请人拒绝申请人关于支付通过危险区域补贴的请求。

仲裁庭经审理后，裁决主要意见如下：申请人称《船员劳务合同》的原件签订后随身带上了工作的船舶，在被海盗劫持期间，该份证据被毁，无法出示。鉴于庭审中被申请人对申请人的主体身份没有异议，仲裁庭认定本案中申请人的主体资格，认定申请人与被申请人之间签订了《船员劳务合同》，在船任职大副。至于合同内容，由于该劳务合同是格式合同，仲裁庭认为，除了因人而异的部分外，其他的条款和内容可以参照该公司、同船舶工作的其他船员与被申请人签订的《船员劳务合同》内容。

被申请人职能部门的通电中称：“公司给通过国际公认的亚丁湾海盗活动核心区域船舶的船员以适当的补贴，以奖励船员对防海盗和反海盗工作的重视和支持。”从其中所表达的意思看，并没有赋予“通过”任何特别的含义，或者限制性定语。该补贴是向通过危险水域船舶的船员发放的，按天计算，不足24小时也算一天。根据通常的理解，危险区域并不是本次船舶的目的地，在从区域的一端到另一端的过境航行的过程中，不论期间有何波折、坎坷，发生何种意外、事故、灾难，从进入开始，到离开为止，应参照普遍的做法，整个的行为过程期间都应是过境，都是通过。通电的草拟人是被申请人，应考虑到船员作为受领人所具备的通常的理解能力，如果被申请人要赋予“通过”一定的特殊意义，诸如必须是“安全通过”、是个“不间断的过程而言的”等等，必须明示。在没有说明赋予“通过”特定含义的情况下，只能以通常的合理性为标准，当在理解上发生异议时，应做出对草拟人不利的解释。

被申请人对危险区域潜在的巨大风险是明知的，船员是按照经营人的命令航行在危险区域内，船舶不幸被劫持，所发生的一切后果、损失、风险理应由被申请人承担。事后在危险区域补贴问题上发生争议后，被申请人才解释称没有“海盗劫持补贴”，被海盗劫持期间不享受补贴的待遇。船舶被海盗劫持后，被申请人认为是“滞留”、“逗留”。仲裁庭认为，这种抗辩观点，无视船被劫持后船员所面临的更加巨大的生命、健康的风险性和艰苦性，似乎可以理解为是船员自甘冒险，由受害船员自己承担。这种似是而非的观点，加重了船员的风险和责任，排除了船员取得正当补贴待遇的权利，而免除了被申请人自己的责任，转移了被申请人企业的风险，又没有履行特别说明的义务，具有明显的违法性，当属无效，不予支持。申请人请求按照约定的日补贴标准支付补贴，与法不悖，仲裁庭予以支持。

作者：

危险区域篇4

近年来,一些煤矿随着开采时间的延续和开采范围的扩大,地下形成大面积的采空区,最终导致连成一片,从而形成漏风通道,它在浪费通风能量的同时,也使用风地点的风量不足,并会造成采空区煤炭自燃。以白庄煤矿3308工作面为例研究其通风系统及危险区域的划分。

2 采区通风系统与防治漏风措施

2.1 3308工作面采空区及区域通风系统概况

2.1.1 3308工作面概况

2.1.1. 1 工作面位置及井上下关系

该工作面位于井下3306工作面以东,F24断层北西方向,3700皮带及轨道巷以南。

2.1.1. 2 煤层顶底板概况

本工作面煤层厚度一般在3.2m~4.10m之间,平均3.85m。本工作面煤层整体呈单斜构造,自南向北倾斜,走向约在175°~70°左右,倾向约在85°~340°左右,煤层倾角较平缓;约在1°~4°之间,平均2°。

2.1.1. 3 影响回采的其他因素

本工作面瓦斯鉴定结果为:CH4绝对涌出量为0.142m3/min,CO2绝对涌出量为0.688m3/min,煤层可采指数为1,地温为18℃,地温梯度为1.5℃/100m;地压显现不明显。

2.1.2 3308工作面通防与风量计算

2.1.2. 1 通风设施安设位置

本工作面范围内巷道布置简单,通风设施少,与本工作面相通的老巷都进行了密闭,与其相通的联络巷内安设了风门,以确保工作面正常供风。

2.1.2. 2 风量计算

(1)基本参数:工作面面长150m;采高1.9m;最大控顶距4.45m;最小控顶距3.45m;平均控顶距3.95m;每班最多工作人数76人;工作面环境温度18.0℃;采煤方法为高档普采;V采=0.80m/s;K面效=0.9;K长=1.0;g瓦=0.142m3/min。

(2)计算

工作面风量计算公式:

式中:Q采-采煤工作面需要风量m3/min;

V采-回采工作面平均控顶距下的平均风速,V采=0.8 m/s。

S效-回采工作面平均控顶距下的有效通风断面m2。

K长-工作面平均长度调整系数取K长=1。

式中:h-采煤工作面采高,h=1.9m;

W-采煤工作面平均控顶距W=3.95 m;

K面效-采煤工作面有效通风断面系数,K面效取0.9。

2.1.2. 3 验算

(1)按瓦斯绝对涌出量验算:根据《煤矿安全规程》136条规定:采掘工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%进行验算。即g瓦/Q采<1%

g瓦/Q采=0.142/324.2×100%=0.044%<1%符合要求。

式中:g瓦-工作面的瓦斯绝对涌出量m3/min。

(2)CO2绝对涌出量验算:根据《煤矿安全规程》136条规定:采掘工作面回风流中CO2浓度不超过1.5%进行验算。即g CO2/Q采<1.5%

g CO2/Q采=0.688/324.2×100%=0.212%<1.5%符合要求。

式中:g CO2-工作面二氧化碳绝对涌出量m3/min。

(3)按工作面风速校验:工作面风速无论在最小或最大控顶距都应在0.25 m/s~4 m/s范围内。即0.25 m/s<Q采/60<4 m/s

V大=Q采/S小=324.2/(60×1.9×3.45×0.9)=0.916 m/s;

V小=Q采/S大=324.2/(60×1.9×4.45×0.9)=0.710m/s,符合要求。

(4)按工作面最多工作人数验算:

按每人每分钟供给风量不少于4 m3计算,Q采/N>4 m3/人,即:

Q采/N=324.2/76=4.27>4 m3/人,符合要求。式中:N-工作面最多工作人数:76人。

经过验算后,得出该采煤工作面的计划供风量应为324.2 m3/min。

2.2 采空区防治漏风控制自燃的技术措施

2.2.1 控制漏风技术

主要目的:使松散煤体隔绝氧气。技术手段有:水泥喷浆、喷涂泡沫以及纳米材料的涂抹与均压。

2.2.2 火区惰化技术

主要目的:降低火区氧浓度,窒息火区。技术手段有:注入氮气或二氧化碳等惰性气体、泡沫或三相泡沫。

2.2.3 煤体阻化技术

主要目的:抑制煤的氧化性,阻隔煤体与氧气的结合。技术手段有:喷注一些吸水性较强的盐类、雾化或惰化阻化剂。

2.2.4 吸热降温技术

主要目的:使煤体降低温度,将高温火区彻底熄灭,阻止火区的二次复燃。技术手段有:注水、灌浆、液氮、液态CO2。

2.2.5 胶体防灭火技术

胶体防灭火技术使用的胶体材料在预先设定好的时间及范围内发生胶凝反应,该防灭火技术结合了降温、阻化、堵漏、固结水等功能。

3 采空区危险区域判定方法

3.1 采空区遗煤的自燃条件

煤自燃需具备以下三个条件,即:呈堆积状态下的碎煤或易于低温氧化的粉煤;存在适宜的通风供氧条件;存在适宜的蓄热环境并维持足够的时间。

3.2 采空区发火危险区域的判定条件

采空区遗煤自燃首先要有一定的浮煤厚度,能够聚集浮煤经过氧化产生的热量;其次保证充足的氧气浓度。

采空区最小浮煤厚度、极限氧浓度和极限漏风强度分别为

采空区遗煤自燃的必要条件是

Tc,Ty,Tg—现场煤体、岩体和工作面风流温度,℃;

ρg,Cg—工作面风流密度(g·cm-3)和热容(J·g-1·℃-1);

x—采空区内部距工作面的距离,cm;

q0(T)—实验测定的放热强度,J·cm-3·s-1;

λe—浮煤导热系数,J·s-1·cm-1;

h—采空区浮煤厚度(cm)。

当采空区满足式(3-4)即其必要条件时区域才可能发生自燃。该区域内的浮煤要自燃同时需要具备有一定时间保持其条件不变,即达到τ>τmin,τmin,为浮煤最短发火期。

因此,采空区遗煤引起自燃的充要条件是:

4 结论与展望

本文为白庄煤矿3308工作面通风系统及周围采空区漏风规律的研究,结合采空区内的遗煤情况,确定采空区内自燃危险区域。在掌握易燃煤层自燃发火的特点及其规律基础上,对自燃危险区域进行相应处理,利用阻化泡沫的防灭火特性,尽量减少煤层自然发火给矿井带来的损失,确保煤矿正常、安全生产。

(1)井下煤层自燃发火区域通常是工作面开切眼、停采线以及采空区。

(2)结合遗煤自燃的有关特性以及采空区自燃危险区域的划分,确定了白庄煤矿煤层自燃危险区域,掌握了白庄煤矿工作面自燃危险区域的基本分布。

(3)建立以预防为主,阻化泡沫防灭火技术与快速防灭火技术相结合的煤层自然发火预防及应急体系,提高阻化泡沫的利用率以及防灭火效果。

参考文献

[1]刘小舟.煤矿火灾预防与防治技术现状[J].煤矿现代化,2005,5:25-27.

[2]刘小杰.矿井火灾发生原因与防治技术[J].煤炭技术,2009,2.

[3]杨永良.煤最短自然发火期测试及煤堆自燃防治技术研究[D].中国矿业大学,2009.

[4]徐精彩.煤自燃危险区域判定理论[M].北京:煤炭工业出版社,2001.

危险区域篇5

泥石流危险度评价是泥石流灾害预测预报和减灾防灾工作中的重要内容和决策基础.以泸定县为例,利用RS、GIS技术,以流域范围为评价单元,选取影响泥石流发育和形成的`因子,采用数理统计方法和层次分析法得出各因子对泥石流的敏感系数和权重,最后建立县级区域泥石流危险度多因子综合评价模型,从而实现区域泥石流危险度评价.

作者：李为乐唐川杨武年袁佩新 Li Weile Tang Chuan Yang Wunian Yuan Peixin 作者单位：李为乐,唐川,杨武年,Li Weile,Tang Chuan,Yang Wunian(成都理工大学,地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川,成都,610059)

袁佩新,Yuan Peixin(四川省遥感中心,四川,成都,610081)

危险区域篇6

1 运动目标的检测方法

对运动目标检测的方法有很多, 常用的有相邻帧差法、光流法、背景减除法及HOG+SVM法。

1.1 相邻帧差法

相邻帧差法是通过对连续两帧中相同位置的像素点相减得到一个差值, 设定阈值并与差值进行对比[1]。但该方法不能完全提取相关的像素点, 得到的像素点不是完整的背景, 有时又会在运动目标的内部产生空洞现象, 对后续的分析产生不利影响。

1.2 光流法

光流法是使用运动目标的流矢量随着时间变化的特性来进行检测, 使用光流信息场可以得到运动目标的完整运动目标信息。但是, 对光流的计算需要有专门的硬件设备且算法过于复杂耗时, 很难实现对视频的实时监控。

1.3 背景减除法

背景减除法是在确定了场景的静态背景后再使用要检测的当前帧与背景帧相减, 得到前景目标, 该方法简单易用备受青睐[2]。但是由于背景干扰因素多, 如何能实时自动更新背景又是一个问题。

1.4 HOG+SVM法

HOG+SVM法是基于统计学习的方法, 正样本和负样本的同时使用使得检测效果较理想。HOG特征的特征向量是通过计算和统计图像局部区域的梯度方向直方图来构成的[3]。主要思想是:在一副图像中, 梯度或边缘的方向密度分布可以用来很好描述局部目标的表象和形状。使用HOG特征有很多的好处, 首先由于HOG操作的是图像的局部方格单元, 图像几何的和光学的形变只出现在更大的空间领域上, 能够保持良好的不变性。其次, 只要行人大体上能够保持直立的姿势, 在粗的空域抽样、精细的方向抽样等条件下, 行人细微的肢体动作可以被忽略而不影响检测效果。因此图像中的人体检测适合用HOG特征来做。

HOG特征提取算法的实现过程如下。

1) 标准化Gamma空间和颜色空间。将整个图像进行归一化可以减少光照因素的影响。这种压缩处理能够有效地降低图像局部的阴影和光照变化, 在图像的纹理强度中, 局部的表层曝光贡献比重较大。一般先将彩色图像转化为灰度图, 因为颜色信息的作用不大。

Gamma压缩公式为

I (x, y) =I (x, y) Gamma.

2) 计算图像梯度。根据计算出来的图像横坐标和纵坐标的方向梯度来计算每个像素位置的梯度方向值。求导操作能进一步弱化光照的影响、捕获人影、轮廓和一些纹理信息。

像素点 (x, y) 在图像中的梯度为

其中H (x, y) , Gx (x, y) , Gy (x, y) 分别表示输入图像中像素点 (x, y) 处的像素值、水平方向梯度和垂直方向梯度。

梯度幅值和梯度方向像素点 (x, y) 处分别为

3) 收集HOG特征。将图像分成若干个“单元格cell”, 例如每个cell为6×6个像素。将cell的梯度方向360°按一个方向块有对应的两个20°组成 (见图1) 则可以分成9个方向块, 再采用9个bin的直方图来统计这6×6个像素的梯度信息。然后再把各个细胞单元组合成空间上连通的、大的区间 (blocks) 。要得到该block的HOG特征就要将其内部的所有cell特征向量串联起来。那些区间是互有重叠的, 也就是说每一个单元格的特征将会多次出现在最后的特征向量但是会以不同的结果。HOG描述符就是归一化之后的块描述符 (向量) 。最后一步是获取供分类使用的最终的特征向量, 需要收集检测窗口中所有重叠的块的HOG特征并将其结合在一起。

4) 构建分类器[4]。首先, 需要收集大量的正样本 (包含行人的图片) 和负样本 (不包含行人的图片) 。其次, 标注包含行人的图片, 用行人所在区域的矩形框的左上角和右下角的坐标信息来标注。然后, 再从标注了信息的图片中将包含行人的图片分割下来, 并将其归一化为64×128的大小或者其他合理的值作为训练的正样本。使用同样的方法获得实验的负样本。最后, 提取正样本和负样本的HOG特征, 构建一个二值分类器。使用HOG+SVM的方法检测监控画面中是否有人, 如果有人员目标用矩形框标出来, 接着进行入侵判断。

2 运动目标的入侵判断

如今已有区域入侵的检测算法[5], 但是, 这种方法主要是对视频图像用三帧差法检测出前景目标之后再提取目标轮廓质心, 根据提取的目标轮廓质心及其轨迹对是否发生区域入侵行为进行判断。主要是对点的检测与判断, 当区域设置非常敏感的时候将无法判断人员目标的一部分是否在危险区域内。所以文中主要是针对检测出来的人员区域矩形框进行判断, 因为检测出来的矩形框是人员所在的区域, 这样就可以避免通过点的检测不能完成高敏感度判断的不足。

如果整个监控画面都是危险区域, 则扫描整个视频帧图像, 凡是在监控画面内的人员都能检测出来, 需要报警。对于拍摄面比较广的区域则需要画出警戒区域报警。有警戒区域的检测见图2。

采用点是否在多边形内部的方法依次对A, B, C, D 4个点进行判断, 如果其中有一个点在区域内则表示有人员入侵危险区域。判断过程如下。

1) 随机提取区域内的一点P。

2) 对A点进行判断, 判断A, P两点是否分别位于直线MN, MQ, NQ的两侧, 只要有一条直线分开A, P两点则说明A点不在警戒区域内。

3) 采用上所述方法依次对B, C, D点进行判断, 只要有一点在警戒区域内则停止计算, 即可确认发生了入侵行为不需要对其再进行判断。

3 点在多边形内部的判断

常用的判断点在多边形内部的算法有3种。算法一:弧长法, 算法以点为圆心作单位圆, 计算多边形所有边在圆上的径向投影, 再把所有的投影值加起来。若和为2π则表明点在多边形内部;若和为0, 则点在多边形外部;若为π, 则点在多边形上。弧长法优点是不受条件限制, 判断准确;缺点是判断过程复杂。算法二:射线法, 该算法从待测点起, 发一条射线, 例如, 沿x方向直到负无穷, 如果越过的边数是偶数, 这点就在多边形外。越过的边数是单数, 这点就在多边形内。算法三:结合opencv图像处理的判断方法, 首先生成一副与原图像大小相同的空白图像, 再设定禁区, 在全白图像中将禁区区域全置为黑, 之后再获取所需判断的点在全白图像中的像素值, 若为 (0, 0, 0) , 则表示点在多边形外部, 若为 (255, 255, 255) , 则点在多边形内部。该算法思路比较简单, 实现方便, 效率最高, 但牺牲了内存空间。

基于上述3种方法算法复杂或者占用内存空间大的缺点, 笔者提出一种新的判断方法, 该方法使用的理论基础是点与直线的关系, 具体见图3。

点A (xa, ya) , M (xm, ym) , Q (xq, yq) , P (xp, yp) ;直线MQ: (xq-xm) / (yq-ym) = (x-xm) / (y-ym) , 把要判断的点A, P代入直线MQ, 并利用如下公式进行计算

如果R<0则点A和P在直线MQ的两边则点再直线的两边, 如果R=0则点在直线MQ上, 如果R>0则点在直线MQ的一边。

从算法步骤可以看出, 算法非常简单, 占用空间小, 运行速度快。

4 运动目标检测实验结果及分析

4.1 实验结果

实验环境为vs2010+opencv2, 使用现实环境中的视频图像作为实验数据。在训练集中, 正面样本为煤矿井下的各种矿工行为, 包括560个关键视频帧图像;负面样本为不包含矿工的井下环境视频帧380个, 采用第一部分构建分类器的方法构建一个二值分类器。

图4是未设定安全区域的检测效果, 可以完成对画面内人员的检测, 并将其用绿色矩形框标出。由于轨道等区域为危险区域, 故将其设为非安全区域之后通过入侵判断, 得到如图5所示的实验效果, 将人员目标用红色框标出。从实验结果可以看出, 对距离较远、光线较暗的检测效果不理想。今后应致力于精确度提高方面的改进。

4.2 实验算法比较

依次采用不同的判断点是否在多边形内部的方法来进行实验, 对于检测目标在警戒区域内部和外部的情况分别判断, 得出不同算法的不同运行时间见表1。可以看出, 其中弧长法的运行时间最长, 本文方法的运行时间最短, 尤其是在检测目标不在警戒区域内部的判断速度是射线法的1/4。

(ms)

5 结束语

文中采用HOG方法具有图像几何的和光学的不变性, 而且对噪声、人数、运动速度以及个体大小变化比较不稳定。同时, 由于文中的行为描述特征提取方法计算复杂度低, 利用SVM对监控视频可以实现实时有效地检测, 完成了保障矿工安全的目的。但是, 仅仅使用HOG特征不易进行更具体的行为分析, 检测的灵敏度低, 在检测的过程中标的区域过大, 今后应加强提高检测的精准度。

摘要：采用HOG (梯度方向直方图) +SVM (支持向量机) 的方法, 对视频图像中的煤矿井下人员进行了检测, 以判断被检测人员是否入侵危险区域, 并提出了一种新的判断点是否在多边形内部的方法, 大大减少了算法的复杂度, 提高了对煤矿井下人员安全保障的能力。

关键词：智能视频监控,入侵检测,安全保障

参考文献

[1]刘俊晓, 孟祥增, 刘旭花, 等.基于帧差与非相邻帧差的自适应镜头检测方法[J].计算机工程与应用, 2007 (24) :212-215.

[2]黄文丽, 范勇, 李绘卓, 等.改进的混合高斯算法[J].计算机工程与设计, 2011 (2) :592-595.

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危险区域篇7

关键词：遗煤自燃,危险区域判定,采空区“三带”划分,综放面

1 1503综采工作面概况

1503综采面为百贯沟煤矿第二个工作面, 呈上山回采, 运输道高差156.1 m, 平均倾角8°27′;材料道高差143.3 m, 平均倾角7°46′;距开切眼775 m范围内高差逐渐呈增大趋势, 高差最大41.8 m, 775 m至两道入口处高差逐渐减小。运输道为拱形断面, 宽5 m, 高3 m, 用于运煤、运料及进风;材料道为拱形断面, 宽5 m, 高3 m, 用于运料及回风;材料道高于运输道12.8 m, 两道均采用锚网支护。1503面采用综合机械化走向长壁综采放顶煤采煤方法。采高为2.7 m, 放顶煤高度为4.3 m (平均煤厚7 m) , 采放比为1∶1.592 5。

2 采空区自燃危险区域研究意义

随着采煤工作面回采的不断向前推进, 由于矿山压力的作用, 其采空区遗煤在空间上将经历散热带、氧化带 (可能自燃带或自燃带) 和窒息带, 即通常所说的“三带”, 如图1所示。采空区“三带”的位置将随采煤工作面的推进而动态前移, 其氧化带的宽度和前移速度等特性参数则往往是煤层自燃防治工作的重要数据。氧化带的宽度越大, 前移速度越慢, 当浮煤停留在氧化带内的时间大于该煤层的自然发火期时, 这时的煤就有可能自燃。结合实验室测定的煤层自燃的相关特性参数, 开展回采工作面采空区遗煤温度及气样变化规律的研究, 分析回采工作面采空区遗煤的自燃氧化状况, 判定实际条件下回采工作面采空区“三带”的分布规律, 自燃危险区域范围及其形态, 研究掌握回采工作面采空区“三带”的宽度和遗煤处于氧化带的时间, 对于确定回采工作面的通风方式, 优化回采工作面的通风参数, 制定回采工作面正常生产过程中的防灭火措施, 确定回采工作面的安全推进速度, 确保采空区后部遗留浮煤不出现自燃危险等, 皆具有十分重要的现实意义。

3 采空区自燃“三带”划分标准

目前, 常用的采空区自燃“三带”的划分方法, 主要有以下3种:

(1) 氧气浓度划分法。利用氧气浓度划分采空区自燃“三带”[1]。根据有关资料和《煤矿安全规程》规定, 划分依据一般为:散热带的氧气浓度>19%、自燃带的氧气浓度在8%~19%之间、窒息带的氧气浓度<8%。大量试验表明, 采空区氧气浓度易于观测, 且能代表煤炭自燃的环境, 因此, 采用氧气浓度划分法是十分合适的。

(2) 漏风强度划分法。根据国内外学者对采场漏风的研究, 采空区自燃“三带”的范围根据采空区漏风流速一般可分为: (1) 散热带流速>0.24 m/min; (2) 自燃带流速在0.24~0.1 m/min之间; (3) 窒息带流速<0.1 m/min。采空区的漏风强度能够在一定程度上反映自燃“三带”的特性, 但在现场实际测定过程中, 由于受采空区内设点困难、测量仪器精度不够、采空区风流方向不可预见性等因素的综合影响, 测定过程往往无法进行或者测试结果可信度较低。因此, 通过漏风强度划分采空区自燃“三带”的方法, 目前现场操作较为困难, 主要通过计算机数值模拟得到。

(3) 温度划分法。该方法一般用温升速率作为采空区自燃“三带”的划分标准[2]。温升速率有两种表述方式, 第一种是指单位时间内温度变化的数值, 表达式为:K= (T2-T1) /Δd=ΔT/Δd (1)

式中:T1为初始测定的采空区环境温度, ℃;T2为后期测定的采空区环境温度, ℃;Δd为从T1变化到T2所需的时间, d;ΔT为T1到T2的变化值, ℃;K为温升速率, ℃/d。

第二种是指在单位距离内的温度变化, 表达式为:K= (T2-T1) /Δl=ΔT/Δl (2)

式中:T1为采空区1测点的环境温度, ℃;T2为采空区2测点的环境温度, ℃;Δl为测点在采空区内的距离变化, m;ΔT为在Δl的距离变化范围内温度的变化值, ℃。

目前, 温升速率法主要是通过在采空区埋设温度探头实现远距离测温, 了解采空区遗煤的温度变化。如果K值大, 则反映采空区遗煤自燃危险性就大, 通常认为K≥1℃/d的区域就是氧化带。

4 半导体测温与束管取样分析系统建立

(1) 半导体测温系统。由于煤矿井下环境条件相对恶劣、复杂, 因此要求测温系统应具有稳定、可靠、准确和防潮、抗震、耐腐蚀以及抗静电和杂散电流等性能和特点, 并且要求传感探头与二次仪表之间的信号能够实现远距离通信传输和满足安全防爆要求。AD590集成温度传感器即能很好地满足这一要求, 它是利用其半导体元件特性、随温度而变化制作的传感器集成芯片, 即当电源电压在+4~30 VDC范围时, 可得到1μA/℃的恒定电流。据此构成的系统工作原理如图2所示, 封装后的AD590传感器结构如图3所示。

1.引线;2.焊接点;3.6 mm紫铜管;4.AD590;5.瞬间环氧胶

(2) 束管取样分析系统。束管取样分析系统配备了JSG8型矿井自燃火灾束管监测系统, 它由井下设备、地面分析站和计算机3个部分组成。其中井下设备主要由上述的取样管路及附件组成, 地面分析站由抽气泵、气样选取器、指示器及气体分析仪组成。该束管监测系统可以连续遥测CO、CH4、O2、N2、CO2及其他烷、烯、炔烃类气体等。

(3) 1503面测点布置。1503综采工作面倾向长约150 m, 于切眼处按平均间隔约40 m布置1个测点, 共布置5个测点。每个测点埋设2个温度传感探头 (1用1备) 和1根束管 (随着工作面的逐步推进, 5个测点先后分别进入散热带、自燃带和窒息带) , 沿工作面及材料道布置1趟φ50 mm钢管, 将温度探头引线和取样束管捆扎成束后敷设于钢管内[3]。测温取样测点布置如图4所示, 测点测温取样保护装置如图5所示。

钢管具有较好的热传导性, 为了防止温度传感探头与保护钢管直接接触, 导致温度传感器不能真实反映测点的温度, 所以温度传感探头应固定牢靠。为此, 于钢管一定位置打上若干排小眼, 并在钢管内侧安上金属网。

正常情况下, 每日早班采集一次温度和气样。若有异常, 则根据具体情况而定, 可在异常测点每日测取2~3次。与此同时, 记录每日工作面的推进速度, 以便于推算测点距工作面的距离[4]。

5 采空区测温取样数据分析

5.1 采空区温度实测数据

在1503面从切眼开始回采推进约100 m的范围内, 通过对每个测点进行测温取样分析, 分别得到1#~5#测点实测温度值。相应的绘出各个测点温度随工作面推进距离的变化情况如图6所示。

5.2 采空区取样分析数据

在1503面回采推进约100 m的范围内, 通过对每个测点在距工作面不同距离的采空区内的取样分析, 得到的O2、CO等气体参数值如图7、8所示。

5.3“三带”分布分析

用采空区内遗煤自燃氧化温升速率K划分“三带”。温升速率是指每一天温度上升值, 如果K大, 反映自燃危险性就大, 通常认为K≥1℃/d就进入可能自燃带。据此, 该带的范围在采空区进风巷侧自1503面向采空区方向为20.4 m以后、中部分别为11.4~70.2 m、回风巷侧为8.4~68.4 m。1#~5#测点依温升温率K划分“三带”如表1所示。

1#~5#测点依O2浓度大小划分“三带”如表2所示。

进风巷侧在距1503面28~42m处、中部在距1503面55~70 m处、回风巷侧在距1503面42~58 m处的“自燃带”范围里, 温度、CO等气体皆有波峰出现, 由此说明在这些区域存在高温热源点, 局部遗煤自燃氧化相对来说较为激烈。

6 结论

根据1503工作面采空区遗煤自燃特点, 分析了采空区遗煤的自燃氧化状况, 判定实际条件下1503工作面自燃危险区域分布规律、范围和形态, 掌握了采空区“三带”的宽度和遗煤处于氧化带的时间, 确保采空区后部遗留浮煤不出现自燃危险, 保障了综采 (放) 工作面的安全生产, 指导了矿井煤层自燃火灾的预防, 其安全、技术效益十分显著。

参考文献

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危险区域篇8

关键词：天然气净化厂,天然气泄漏,泄漏孔径,爆炸气云,危险区域

某厂区脱酸单元区域内设备密集且扩散气象条件不利,天然气泄漏后易聚集形成爆炸气云,气云燃爆将对设备造成损坏,引发连锁事故导致后果加剧。国内外对设备泄漏后天然气扩散规律进行了大量的试验分析和数值仿真模拟,验证了CFD数值仿真技术在泄漏气体扩散及危害范围分析中应用的可靠性。采用FLUENT软件对某厂区脱酸单元中关键设备泄漏后天然气扩散规律和爆炸气云分布进行分析,评估天然气泄漏燃爆风险,为脱酸单元安全布置提供参考。

1 脱酸单元仿真模型

以天然气处理厂脱酸单元设备基本外形尺寸为基础,采用CAD软件进行三维平台外形几何模型的建立,如图1所示。单元长112m、宽43m,最高设备胺吸收塔21.84m。在建模过程中对气体运动影响较低的结构和设备进行简化和省略,如人员通道、管线等。

将所建立的仿真模型采用Gambit软件进行网格划分,综合考虑计算精度和计算量,模拟计算空间取250m×100m×60m。利用非结构体网格对脱酸单元模型进行网格划分,在泄漏口附近采用较密的网格,随着与泄漏口距离的增加,逐步增大网格,以便减少计算节点,提高计算效率。建立的网格模型如图2所示。

2 仿真模型边界条件

计算域顶部和两侧采用对称边界条件;底部与平台表面采用无滑移边界条件,粗糙度为0.01m;来风面采用速度入口边界条件;出流面采用自由发展出流边界条件;泄漏口采用质量入口边界条件。

分析风速影响时采用指数风廓线方程,根据式(1)计算风速随高度的变化。

式中:uZ和u10分别为地面以上高度Z处风速和当地标准风速,m/s;Z为离地面的高度,m。

3 厂区脱酸单元自然通风效果模拟

脱酸单元的风场分布对泄漏气体的扩散和运动规律有重要影响,取当地平均风速5m/s对自然环境进行模拟,确定符合实际情况的初始条件。图3、图4分别为有风条件下计算域稳定风场和设备表面静压力分布。

计算域垂直方向上形成明显的层状风速带,风速随高度的增加而增大。受脱酸单元设备的阻挡,单元内风向和风速发生变化,风场变得复杂,同时在出流面形成一个低风速剖面。根据图4,设备迎风面压力较高,两侧和敞开空间内压力较低,设备对风场分布产生较大影响。

4厂区脱酸单元天然气泄漏扩散规律与危险区域分析

4.1天然气泄漏场景选择

结合脱酸单元脱酸生产运行特点,对单元的工艺流程、设备状态进行系统的风险辨识,指出单元内易发生泄漏的关键设备主要有净化气体分离器、胺吸收塔及与设备相连的分流管线和阀门等附属部件。在风场模拟的基础上对两处设备泄漏后天然气扩散和分布过程进行仿真与分析。

根据设备及附属部件的实际尺寸,参照API RP579,选取两种代表性的泄漏孔径(40、100 mm),基于天然气泄漏源模型,结合设备实际运行参数,计算设备的泄漏速率,如表1所示。

4.2净化气体分离器泄漏天然气扩散及分布

4.2.1泄漏天然气扩散过程分析

以100mm泄漏孔径为例分析泄漏天然气扩散过程,将甲烷体积分数1%等值面定义为天然气的空间范围。图5为净化气体分离器泄漏后天然气的扩散过程。

泄漏初期天然气高速喷出,受空气冷却器等设备的阻挡和反射作用,运动状态发生改变,沿着富胺/贫胺热交换器、贫胺空气冷却器等设备之间的空隙扩散,10s左右净化气体分离器周围聚集大量高浓度天然气。有风作用下,天然气向脱酸单元二区方向运动,并与周围空气逐渐掺混。20s时,天然气已扩散至脱酸单元二区的气体冷却器、胺冷却器、胺热交换器等区域。由于设备多,布置紧凑,设备间隙形成不同范围的空腔区和回旋涡流区,湍流在一定程度上影响天然气在脱酸单元区域的运动行为,其向下风向扩散的同时在横向的分布范围也逐渐增大。80s时,天然气在脱酸单元纵向及横向分布范围分别达到48.5m和31.0m,已到达脱酸单元二区的胺吸收塔、胺再生塔。随着天然气持续泄漏,天然气浓度逐渐趋于稳定,120s时天然气扩散范围达到最大,其覆盖脱酸单元一区、二区大部分设备,覆盖面积为729.5m2。

4.2.2可燃气云分布范围分析

根据泄漏天然气的爆炸极限(按照主要成分甲烷计算,甲烷爆炸极限5.0%~15.0%),将处于天然气爆炸极限范围内的区域定义为危险区域。

图6为泄漏孔径40、100mm时净化气体分离器泄漏后爆炸气云分布。泄漏孔径40mm时,爆炸气云主要分布于净化气体分离器附近,胺再生塔、空气冷却器、胺冷却器、再生塔重沸器、胺吸收塔等设备均处于危险区域。泄漏孔径100mm时,爆炸气云影响到脱酸单元二区的设备,扩散距离达到41.26m,覆盖面积达到440.28m2。危险区域存在爆炸气云燃爆风险,燃爆产生的高温、高压和热辐射将会对设备造成损害,引起更大量的天然气泄漏而加剧事故后果。表2列出两种泄漏工况下爆炸气云分布范围。

4.2.3胺吸收塔泄漏天然气爆炸气云分布

胺吸收塔泄漏后爆炸气呈射流状,射流面直径先增大后减小,如图7所示。泄漏孔径为40mm时,爆炸气云主要对胺吸收塔、胺再生塔造成影响。泄漏孔径为100mm时,胺吸收塔全部处于爆炸气云覆盖范围内,爆炸气云在脱酸单元横向的扩散距离达到47.42m,覆盖面积达到303.87m2。表3给出了两种泄漏工况下爆炸气云分布范围。

5 结论

(1)净化气体分离器、胺吸收塔及相连的分流管线和阀门等附属部件是脱酸单元易发生泄漏的部件,有风对设备泄漏后天然气扩散运动产生较大影响。

(2)净化气体分离器泄漏后胺再生塔、空气冷却器、胺冷却器、再生塔重沸器、胺吸收塔等设备处于危险区域。泄漏孔径100 mm时,爆炸气云影响到脱酸单元二区的设备,覆盖面积达到440.28m2。

危险区域篇9

济宁三号煤矿63下04综放工作面位于六采区中西部, 长241.5 m, 推进长度2 061 m, 由于地面村庄搬迁原因, 推进至1 500 m处将停采。该工作面开采3下煤层, 其结构简单, 属半暗—半亮型煤, 层状构造, 厚2.95~6.10 m , 平均厚4.40 m, 工作面南部煤层较薄, 厚3 m左右, 其余均在4 m以上。3下煤直接顶为黑灰色泥岩, 厚度0~1.02 m, 较致密, 波状层理, 裂隙发育, f=2~3;老顶为灰绿—灰白色中砂岩及细砂岩, 较致密坚硬, f=8~10, 老顶厚度32.5~49.75 m。直接底为浅灰色泥岩, 具滑感, 遇水膨胀易风化, f=2~3;老底为浅灰—灰黑色细砂岩, 致密坚硬, f=6~8。煤岩层总体趋势呈现南北两端高、中间低的向斜构造, 局部伴生宽缓的波状起伏。63下04工作面煤层埋藏深度约672~729 m, 平均埋深700.64 m, 处于发生冲击地压的临界深度以下。

由于目前所采煤层具有冲击倾向性, 顶板坚硬, 开采环境复杂, 随着开采深度的不断增加, 济宁三号煤矿面临的冲击地压威胁将越来越严重。

2 工作面压力异常原因分析

2.1 工作面压力显现过程

工作面推进至1 315 m时, 生产时工作面及运输巷煤炮现象频繁, 根据钻屑法监测钻进过程比较容易而且无吸卡钻现象, 工作面中上部煤壁片帮比较明显, 片帮深度普遍在300~500 mm, 最大片帮量为800 mm;工作面支架增阻速度较快;安全阀开启较多, 开启率约为10%;工作面上部及中部压力较大, 经统计, 前柱平均32.17 MPa, 后柱平均34.27 MPa, 整架平均5 499.52 kN。根据工作面历次周期来压统计, 63下04综放工作面周期来压步距约为22~26 m, 初步判断为周期来压。工作面推进至1 321 m, 在工作面运输巷距煤壁15 m处施工钻屑检测孔, 发现钻进3.5 m时有吸钻现象, 钻进过程伴有较大煤炮, 同时煤粉颗粒较大。钻进4~5 m时, 煤粉量达到36 L, 生产中工作面煤炮现象频繁, 出现煤尘飞扬、液压支架前梁千斤顶销子震断、固定座被挤压变形等现象。综合以上现象与钻屑法检测结果判断, 工作面运输巷超前支护段存在发生冲击地压危险。

2.2 工作面压力异常原因分析

1) 63下04工作面位于姜庄向斜的南北两翼且该区域顶底板均较坚硬, 这就为应力的集中提供了前提。顶底板均在f=3的硬煤层中, 由于直接顶厚度较大而且坚硬, 不易垮落, 容易造成工作面应力的集中。

2) 该区域压力异常区处于SF102断层构造影响区域中, 应力异常区域为工作面120#架、机尾、工作面运输巷超前段50 m处3点连线所形成的三角区域, 当工作面推进到接近SF251断层时, 会在工作面前方产生较大的应力集中, 可能发生较大的冲击地压。

3) 由于此位置距离63下03工作面发生冲击地压位置较近, 考虑到63下03工作面老顶较为坚硬, 且63下04工作面运输巷为沿空掘巷, 保护煤柱为3.2 m, 造成压力异常的原因也可能是63下03老顶没有完全垮落, 形成悬臂梁, 所积蓄的弹性能较大, 当工作面推进到断层位置时, 可能引起高位岩层的运动, 再加上支承压力的影响, 造成63下04工作面东帮压力高度集中[1]。

3 冲击地压治理的措施

针对引起冲击地压危险的各种因素, 结合在以往处理冲击地压危险的大量实践, 采取了有步骤、有针对性的解危治理措施。

3.1 初步解危治理

初步解危治理方式主要采用小直径钻孔卸压爆破, 在工作面煤壁至电站列车间100 m范围内, 向煤帮施工钻孔爆破卸压。钻孔水平方向垂直煤帮, 间距5 m, 孔深8~10 m, 孔径42 mm, 装药长度4 m。共计施工煤帮卸压孔20个。初步解危治理后, 经检测发现解危效果不明显 (形成保护带宽度约6~7 m) 。

3.2 进一步解危治理

由于初步的解危措施效果并不明显, 保护带宽度不够, 仍存在冲击危险, 因此研究制订了完善的综合解危措施。对实体煤帮开始进行大直径钻孔卸压与深孔爆破卸压相结合及侧向悬顶切顶爆破措施。

3.2.1 大直径深孔卸压

1) 煤层大直径深孔卸压原理。

在煤层中打大直径钻孔后, 煤层支承压力的峰值位置向煤体深部转移。煤层大直径深孔卸压理论上能够有效地对煤层冲击危险区进行解危。而煤层大直径深孔卸压的机理在于:浅部煤体在高应力作用下发生破坏, 积聚的弹性能得到释放;破坏的煤体不再具有承载能力, 来自上覆岩层的压力将向煤体深部转移;卸压区内煤体的强度已经降低, 没有持续积累弹性能的能力, 当上方顶板断裂形成冲击时, 能够保护巷道免受冲击影响[2,3]。

2) 煤层大直径深孔卸压参数的确定。

主要包括钻孔深度、孔间距、孔口高度和钻孔直径。钻孔深度应保证卸压后煤层处于近乎三向应力状态和煤体不易冲出区域 (冲出阻力大于冲出力) , 根据岩层运动与矿山压力理论进行计算, 63下04工作面支承压力峰值位置到煤壁的距离为10~15 m;向煤层钻小直径钻孔时, 通常在距煤壁7~15 m的位置出现卡钻、吸钻、孔内冲击等动力现象。另外, 根据工作面开采条件和现有设备情况, 确定孔间距为3 m, 孔口高度为1.5 m, 钻孔直径为110 mm。钻孔设备采用大直径钻机。

3.2.2 实体煤帮深孔爆破卸压

对于一般冲击危险区, 通常经煤层大直径深孔卸压后, 即能够实现安全开采。而对于高度冲击危险地段, 经煤层大直径深孔卸压后, 效果仍不理想, 因此需要继续采用煤层深孔卸压爆破对煤体进一步卸压。

1) 煤层深孔卸压爆破原理。

爆破卸压是对具有冲击地压危险的局部区域, 用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。煤层深孔卸压爆破属于内部爆破, 主要作用是使煤层产生大量裂隙。爆破后, 冲击波首先破坏煤体, 然后爆生气体进一步使煤体破裂, 由于气压作用, 形成切向拉应力, 产生径向拉破裂[4]。当裂隙前端的应力强度因子小于断裂韧性时, 裂隙停止发展。造成煤层物理力学性质变化的主要因素是径向裂隙。裂隙的存在, 导致弹性模量减小, 强度降低, 积聚的弹性能减小, 破坏了冲击地压发生的强度条件和能量条件。实施深孔卸压爆破后, 煤体中形成卸压带, 支承压力峰值向煤体深部转移, 并释放一部分积聚的弹性能, 从而起到卸压、消除冲击地压危险的作用[5]。

2) 煤层深孔卸压爆破参数的确定。

主要包括孔深、孔径、炮眼间距和装药参数等。孔深取决于支承压力峰值位置到煤壁的距离。根据前述分析结果, 取孔深为13 m。根据现有钻孔设备情况, 取孔径为36 mm。炮眼间距取决于破裂区半径, 考虑到在深孔卸压爆破之前, 已实施煤层大直径深孔卸压措施, 取炮眼间距为5 m。

在工作面煤壁至电站列车间100 m范围内, 向煤帮施工钻孔爆破卸压。钻孔位置在初步治理过程中钻孔的中间位置, 钻孔布置在原卸压孔之间, 水平方向垂直煤壁, 间距3 m, 孔深15 m, 孔径42 mm, 装药长度7 m, 进行二次卸压。在煤帮深卸压孔爆破施工中, 实际施工帮部卸压孔15个。煤层爆破深孔卸压穿过8~10 m的应力峰值区, 一是能够使应力向深部转移, 二是在原来卸压爆破基础上进一步加大缓冲带的宽度。

3.2.3 针对侧向悬顶切顶爆破卸压

1) 切顶炮孔施工。具体参数和方法如下:孔深10~13 m, 孔径36 mm, 装药长度6 m, 钻孔与巷道顶板水平夹角70°~75°, 爆破孔间距3 m。超前支护段断顶爆破孔布置在工作面运输巷沿空帮侧, 超前支护以南段布置在工作面运输巷实体帮侧, 爆破孔开口处距离巷帮0.5 m。顶板卸压孔爆破施工的同时, 在工作面距运输巷电站尾段切顶卸压爆破沿电站移动及时施工, 见图1。另外在爆破孔中间施工1个观测孔, 用来观测顶板变形和破坏情况, 图2为底板爆破后采用窥视镜得到的断顶卸压效果图片。

从图2 (a) 中可以看出, 观测孔的断面由原来的圆形变为椭圆形。其原因是与观测孔两侧相邻的为装药孔, 炸药起爆后, 对钻孔周围岩体产生挤压作用。这种现象说明, 底板已经产生大面积的变形, 得到卸压。从图2 (b) 和图2 (d) 中可以看出, 老顶粉砂岩产生张裂。其原因是装药孔内的炸药起爆后, 切断了顶板岩层, 顶板岩层在垂直向下的自重力作用下, 在岩层上表层产生拉应力, 致使顶板发生张裂破坏。从图2 (c) 中可以看出, 炸药爆炸后产生的冲击波和爆生气体促使岩体产生破碎。

这些现象表明, 采取侧上向断顶爆破, 使侧向悬顶产生部分裂隙, 破坏采空区悬臂岩梁的蓄能条件, 释放部分弹性能量, 降低煤体的应力集中强度。采空区顶板岩体中的应力得到释放, 起到了卸压的效果。

3.3 冲击地压治理效果检验

深孔爆破与切顶卸压爆破施工完毕后, 对高冲击危险区域卸压情况进行了检测, 利用钻屑法对工作面运输巷实体帮煤壁进行检测, 各孔钻进比较容易, 虽然煤粉量超标, 但结果显示基本正常。由于10 m 缓冲保护带已经形成, 工作面运输巷内大大降低了发生冲击危险的可能性。由于6304工作面特殊地质条件, 在进行卸压治理后, 煤体深处 (10 m以里) 仍存在应力集中区, 因此, 制订了严密的安全生产措施, 在工作面内施工15 m钻孔进行爆破, 亦形成10 m保护带, 确保了安全生产。

4 结论

1) 63下04工作面冲击地压治理取得了较好的效果, 为以后冲击地压治理积累了经验。在具有高冲击地压危险的区域, 应首先对形成冲击危险的原因进行正确分析, 然后再采用有针对性的治理措施。

2) 煤粉钻屑法检测能够比较准确地预报冲击矿压的前兆现象, 冲击矿压的防治是建立于动态基础之上的防治。

3) 对于高冲击危险区域冲击地压治理, 爆破卸压方案是有效可靠的解危手段。只要爆破威力达到相应要求并形成一定的保护缓冲带就能在高冲击危险的环境中确保生产的正常进行。

摘要：工作面回采通过高冲击危险区时, 常规方法不能有效解危。根据现场地质状况优化支护参数、开采工艺、改变解危施工技术参数, 综合多种防治技术进行解危, 有效地避免了冲击地压灾害的发生, 使工作面安全通过高危险区域。

关键词：冲击地压,深孔卸压,密集爆破,参数优化

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危险区域篇10

目前,大多数石油化工企业根据生产情况和销售情况,在厂区内设置原料储罐或成品储罐,或二者皆有之。石油化工企业会根据储罐的容量、储存的可燃物质及总图位置,采取不同的储罐,或是罐组,或在储罐周围设置围堰组成罐区。石油化工装置的储罐按不同的分类方式,可以分成不同类型的储罐。

按储罐材质分为金属储罐和非金属储罐。在石油化工装置中主要采用金属储罐。

按储罐的结构形式分为固定储罐、浮顶储罐、无力矩储罐、套顶储罐。在我国石油化工装置中主要采用固定储罐和浮顶储罐,其中固定储罐为罐顶周边与罐壁顶部固定连接的储罐,分为锥顶储罐和拱顶储罐,拱顶储罐在我国石油化工装置中广泛采用。浮顶储罐又分为内浮顶储罐和外浮顶储罐。内浮顶储罐是在固定顶储罐内装有浮盘的储罐,内浮顶储罐的顶部是拱顶与浮顶的结合,外部为拱顶,内部为浮顶。外浮顶储罐的浮顶是一个浮动的顶盖,它在储液的表面上漂浮,当输入和输出储液时,外浮顶储罐的浮顶就随之上下浮动。浮顶与罐壁之间存在一环形空隙,为了减少储液的蒸发损失,在这个环形的空隙中充有密封装置,在顶盖上下浮动时,罐内液体就会与大气隔绝。无力矩储罐和套顶储罐在我国石油化工装置中没有广泛采用。

按储罐的几何形状分为立式储罐、卧式储罐、球形储罐。固定储罐和浮顶储罐合称为立式储罐。

按储罐所处位置分为地上储罐、半地下储罐、地下储罐。在石油化工装置中主要采用地上储罐,半地下储罐、地下储罐主要应用于石油库和汽车加油加气站中。

本文主要针对地上、立式储罐分析。

2 爆炸危险区域划分

2.1 固定储罐

对于可燃物质重于空气、设在户外地坪上的固定式储罐的爆炸危险区域划分,如下:

划分为0区的区域是:在罐体内部未充惰性气体的液体表面以上的区域;

划分为1区的区域是:以放空口为中心,半径为1.5m的区域,及爆炸危险区域内的地坪下的坑、沟等;

划分为2区的区域是:储罐的外壁外3m和顶部上3m的区域;如果储罐周围设有防火堤,则储罐外壁至防火堤之间,其高度为防火堤顶部高度的区域内。

详见图1。

2.2 浮顶储罐

2.2.1 可燃物质重于空气、设在户外地坪上的外浮顶式储罐

对于可燃物质重于空气、设在户外地坪上的外浮顶式储罐的爆炸危险区域划分,如下:

划分为0区的区域是:浮顶式储罐在浮顶移动范围内的区域;

划分为1区的区域是:爆炸危险区域内的地坪下的坑、沟等;

划分为2区的区域是:储罐的外壁外3m和顶部上3m的区域;如果储罐周围设有防火堤,则储罐外壁至防火堤之间,其高度为防火堤顶部高度的区域内。

2.2.2 可燃物质重于空气、设在户外地坪上的内浮顶式储罐

对于可燃物质重于空气、设在户外地坪上的内浮顶式储罐的爆炸危险区域划分,如下:

划分为1区的区域是:浮盘上部区域,以放空口为中心、半径为1.5m的区域和爆炸危险区域内的地坪下的坑、沟等;

划分为2区的区域是:储罐的外壁外3m和顶部上3m的区域;如果储罐周围设有防火堤,则储罐外壁至防火堤之间,其高度为防火堤顶部高度的区域内。

2.3 储罐未设围堰且存在二级释放源

2.3.1 可燃物质重于空气

对于可燃物质重于空气、设在户外地坪上、通风良好的储罐未设置防火堤,或者设置了防污染围堰但不能作为防火堤的,工艺专业特殊提出二级释放源时,其爆炸危险区域的范围划分,除包括储罐本身划分外,还应附加通风良好、可燃物质重于空气的生产装置区的爆炸危险区域。如下:

划分为1区的区域是:爆炸危险区域内的地坪下的坑、沟等;

划分为2区的区域是:地坪上7.5m的高度,以释放源为中心,半径为15m的区域内;高出释放源7.5m的高度,以释放源为中心,半径为7.5m的区域内。

划分为附加2区的区域是:如果释放源能够大量释放,并达到15m以外时,在2区以外存在附加2区,地坪上0.6m的高度,以释放源为中心,总半径为30m的区域内。

详见图4和图5。

2.3.2 可燃物质轻于空气

对于可燃物质轻于空气、设在户外地坪上、通风良好的储罐未设置防火堤,或者设置了防污染围堰但不能作为防火堤的,工艺专业特殊提出二级释放源时,其爆炸危险区域的范围划分,除包括储罐本身划分外,还应附加通风良好、可燃物质轻于空气的生产装置区的爆炸危险区域。如下:

划分为2区的区域是:如果释放源位于地坪上小于等于4.5m时,则在释放源上部7.5m的距离,以释放源为中心,半径为4.5m的区域,及从释放源到地坪上的区域;如果释放源位于地坪上大于于4.5m时,则需根据实践经验确定。

详见图6。

3 采取的防雷措施

《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》SH3038-2000和《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中规定,具有1区爆炸危险环境划为第一类防雷区域。由图1~图3,我们可以知道,储存可燃物质的储罐是存在1区爆炸危险环境的。若按《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》SH3038-2000及《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010对储存可燃物质的储罐进行防雷设计,储存可燃物质的储罐应划为第一类防雷建筑物。而《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010又规定,第一类防雷建筑物防直击雷的措施应为装设独立接闪杆或架空接闪线或网,使所保护的物体均处于接闪器的保护范围内,如建构筑物和放散管、风帽等所有突出屋面的物体。规范要求外部防雷装置完全与被保护的建筑物脱离者称为独立的外部防雷装置,其接闪器称为独立接闪器。若按此做法,则通常会在可燃物质储罐罐区外设置多个且比较高大的独立避雷针,而独立避雷针与建筑物之间、与地下管线之间均有距离要求,通常会使整个储罐罐区占地面积增大很多。对于那些规模较大的储罐罐区则无法设计。故在进行储罐的防雷设计时,不能仅仅简单的套用现有规范《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》SH3038-2000及《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010。

《石油化工装置防雷设计规范》GB50650-2011和《石油库设计规范》GB50074-2014对户外安装的储存可燃物质的储罐的防雷设计均与上面有不同的要求。

1)对于固定储罐具体规定为:

A.钢制储罐的罐壁厚度大于或等于4mm,在罐顶装有阻火器的呼吸阀时,应利用罐体本身作为接闪器。

B.钢制储罐的罐壁厚度大于或等于4mm,在罐顶装有无阻火器的呼吸阀时,应在罐顶装设接闪器。值得说明的是,这里的接闪器没有要求为独立接闪器,而是设置罐顶。

C.钢制储罐的罐壁厚度小于4mm时,应在罐顶装设接闪器。

D.非金属储罐应装设接闪器,使被保护储罐和突出罐顶的呼吸阀等均处于接闪器的保护范围之内。

E.非钢制金属储罐的顶板厚度大于或等于规范《石油化工装置防雷设计规范》GB50650-2011中规定的厚度t值时,应利用罐体本身作接闪器;顶板厚度小于规定值时,应在罐顶装设接闪器,使整个储罐在保护范围之内。

2)对于浮顶储罐具体规定为:

浮顶储罐包括内浮顶储罐和外浮顶储罐,利用其自身罐体作为接闪器,浮顶与罐体采用两根导线将做可靠的电气连接。

4 小结

只有掌握可燃物质的储罐的类型、有无防火堤及具体的工艺要求,才能更准确的分析可燃物质的储罐及罐区爆炸危险区域划分及需相应采取的防雷措施,做到既保障可燃物质的储罐的安全又不浪费,节省占地,节约投资。

参考文献