冲击地压事故范文

冲击地压事故篇1

【关键词】冲击地压;影响因素;预测;综合防治

1.冲击地压发生的条件

冲击地压的形成和发生的条件是很复杂的,作为一种矿山岩体破坏现象,有其特殊的宏观和微观特征。首先是煤岩中应力超过其极限强度,以煤岩破坏为先导;其次是煤层和围岩在集中应力作用下,吸收能量积聚应变能;另一个是“诱发”因素导致其突变破坏,瞬间释放应变能。冲击地压发生必须具备的条件如下。

1.1 煤层及围岩具有冲击倾向性煤岩受力易发生破坏,其类型以镜煤和亮煤为主。煤层硬度大、湿度小、抗压强度高,则易发生冲击地压。实践证明:中硬和硬煤,抗压强度在200kg/cm2 以上具有冲击危险。

1.2 回采工作面附近存在较大的能量集中冲击地压多发生在回采工作面前方15～50m处,属于回采工作面前方支承压力区,煤层积聚巨大弹性应变能,当其超过煤层的极限强度时,便产生冲击地压。当走向支承压力与倾向支承压力叠加时，产生的冲击地压更为猛烈和频繁。掘进工作面引起冲击地压的能量来源有:掘进面处于构造应力集中区,原岩构造应力巨大;掘进面处于煤柱或采场前方支承压力高峰区,引起弹性变形能的突然放,均易形成冲击地压。

1.3 采场存在释放能量的空间采场煤体之中存在着巨大的弹性变形能,其附近又存在一定的空间(巷道或工作面)当煤体达到极限强度以上即可爆发冲击地压。若没有释放能量的空间,弹性能将随着采场的移动和受力条件的改变,可能逐渐缓解以至恢复到常压状态。掘巷多、切割量大的采煤方法，发生冲击地压的机会多。

2.煤矿冲击地压产生的原因

2.1 煤矿地质因素

2.1.1 开采深度

在理论界有这样一个认定标准：当采深低于350m时，发生冲击地压的可能性较小；采深在350～500m时，可能性逐渐增大；采深超过500m时，这种增大的幅度和力度空前加大。通过这个标准不难发现，开采深度越大，煤体的应力越高，发生冲击地压的概率也会越大。

2.1.2 煤岩层的结构特点

以往发生冲击地压事故的煤矿，主要存在着硬顶—硬煤—硬底和硬顶—薄软层—煤层两种结构。这两种构造特点是发生冲击地压事故的潜在条件，在一定条件下，它们容易引起开采后的可冒性和冲击危险性。

2.1.3 地质构造

除了煤岩层的结构特点外，冲击地压事故一般都发生在断层、褶曲、煤层倾角变化带等地质构造区域内。这种状况的形成，主要是由于地质构造周围存在强大的应力场，在应力作用下形成构造曼力，并最终导致了冲击地压事故的发生。

2.2 开采技术因素

开采技术对冲击地压的影响主要有两种表现形式：一是因开采导致煤岩体的应力迅速增加，在一定区域、一定范围内形成高应力集中；二是原本具有高应力的煤岩层，在采动条件作用下，诱发冲击地压。不管是哪种形式，不合理的开采技术都会间接地加大冲击地压发生的概率。例如，就开采顺序而言，多煤层和单一煤层的开采顺序是不一样的，如果开采不科学，就会导致煤岩层矿山压力的分布与大小发生变化，最终引起冲击地压。就煤柱的开采而言，它也是极易发生冲击地压现象的，因为煤柱是产生应力集中的地点，是各种应力叠加作用的结果。就综放开采技术而言，它也面临着同样的问题，因为它的冲击地压危险性虽比单一煤层或分层开采的工作面小，但由于其影响范围大，这种危险性将会不断升高。

3.煤矿冲击地压的防治技术分析

通过上文的分析，已经初步掌握了产生冲击地压现象的原因。针对这些原因，应当加深对相关防治技术的研究，从而有效地防止冲击地压事故的发生。

3.1 加强冲击地压的日常监测、预报工作

根据现有条件，使用KBD5和KBD7电磁辐射仪对采煤工作面采用电磁辐射法进行监测，在工作面、回风巷和机道设点观测。并对观测数据采用微机绘制电磁辐射监测表，通过图表数值的变化，分析和判断冲击危险程度。对于数值超过正常辐射值与脉冲值的1.5 倍，强度值达到130MV以上，或某一点、某一区域连续处于较高的观测值，达到临界报警值时，该区域必须进行停产撤人。然后严格按着冲击地压的管理措施，安排专业队伍和专业人员，通过卸压处理，数值恢复到安全指标范围后，方可恢复生产。

3.2 加强掘进时的冲击矿压预防工作

3.2.1 掘进时必须使用可伸缩U 型支架进行支护，严禁使用刚性铁支架或木支护。采用可伸缩支架支护，发生冲击矿压后，尽管U 型支架变形严重，但支架不会发生跨落,仍具有一定的支撑作用，不会发生大面积冒顶，从而避免或减少人员伤亡和财产损失。否则，如采用刚性支护，发生冲击矿压后，很容易造成支架梁、腿分离，彻底损毁、跨落，形成大面积冒顶，造成巨大的人员伤亡和财产损失。

3.2.2 必须加强做好支护的整体性和稳定性，做到支架帮顶刹实、刹靠，支架构件齐全、牢固。

3.2.3 必须采用大断面施工，施工设计净断面不得小于10m2，增加巷道的有效断面。避免发生冲击矿压时抛出的煤体堵实、堵严巷道，从而减少人员伤亡，也为灾后的救援工作创造一定的有利条件。

3.3 合理布置开拓巷道及采用合理的开采方法

3.3.1 合理布置开拓巷道，采用合理的开采方法。尽量不留煤柱或少留煤柱。采用跨中部上山的开采方法，避免工作面开采至中部上山煤柱时，因为应力集中而发生冲击矿压事故。尽量少掘巷道，而且主要巷道应尽量布置在岩石中。

3.3.2 合理布置开采顺序，避免出现孤岛煤柱或半孤岛煤柱。防止多方面应力叠加造成冲击矿压事故。在遇有断层或采空区的条件下，采用从断层或采空区开始回采的开采顺序。以免出现在开采至采空区或断层附近时产生应力叠加而发生冲击矿压事故。

3.4 加强煤层卸压爆破和顶板预裂爆破工作

在工作面硬邦进行卸压爆破时，工作面硬邦的卸压炮眼间距为8m，眼深10m，单孔装药量4kg。卸压爆破炮眼不装药的部分必须填满水炮泥和炮泥。

3.5 加强煤层注水预裂和软化煤体

进行煤层注水时，在工作面内进行短孔注水，每隔10m打1个注水钻孔，孔深7m，注水压力20MPa。注水时必须用胶管封孔器将孔口封严。在工作面两巷内进行长孔注水。距工作面上、下出口40m外，每隔20m布置1个注水钻孔，下巷孔深40m，上巷孔深25m，注水压力不得小于15MPa，使用水泥封孔，以防漏水。通过煤体注水，增加了煤体的湿度，降低煤体的强度，使煤层塑性增加，减少煤体弹性能的聚集，从而降低煤层的冲击倾向性指数和冲击危险性。

4.结束语

冲击地压的成因和机理在个地区不完全相同，它的显现形式也有差异，因此在实际的防治工作中，要对当地的地压要进行深入的研究后才能根据它的实质制定相应的防治对策，同时要学会多种措施联合实施，只有这样才能有效地避免冲击地压的发生，做到防患于未然，实现安全生产，创造安定和谐的生活环境。

【参考文献】

［1］钱鸣高,刘听成．矿山压力及控制[M].北京:煤炭工业出版社,1984.

［2］李伟.南屯煤矿冲击地压防治技术研究与应用[D].省略/html/2008.shtml.

［3］李静.煤矿冲击地压防治技术研究与应用[J].江苏:煤炭技术,2012,(2):69-70.

［4］方焕明.煤矿冲击地压及其防治技术探讨[J].河北:煤炭工程,2005,(4):60-62.

［5］刘立忠.煤矿工作面冲击地压防治方法[J].黑龙江:山东煤炭科技，2010,(3):182-183.

［6］赵雪林.冲击地压防治技术在峻德煤矿的应用[J].黑龙江:煤炭技术,2011,(6).

冲击地压事故篇2

关键词： 变压器； 短路故障； 反事故措施

中图分类号： TM407 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）08-0067-02

引言

变压器在运行过程中，不可避免的发生出口或近区短路故障，在短路电动力的作用下，变压器绕组在受力后将发生轴向或幅向的尺寸变化、器身位移、线圈扭曲等绕组变形现象。变压器绕组变形造成变压器的故障占了较大的比例，究其原因主要是制造厂在材质选用、结构设计中对电动力分析不足、措施不力造成的。同时在运输、吊装过程中发生意外碰撞造成绕组变形，变压器在运行过程中不可避免地遭受外部短路电流的冲击造成绕组发生局部变形，在多次冲击下，由于绝缘的累积效应会进一步促使绕组变形或绝缘状态更加劣化，当遭受故障短路电流冲击时，即使很小的故障短路电流，变压器因承受不住巨大的电动力而损坏。

一、故障经过

2012年3月8日，110KV用户变电站502、504、565出线开关因线路故障相继动作掉闸，在恢复开关送电过程中，由于565开关重合故障线路，565开关速断保护动作掉闸，与此同时2#主变重瓦斯保护动作，162开关动作掉闸，10KV母线失压。

二、变压器设计参数（技术协议书）

变压器型号：FZ10-16000/110 额定电压：110±8×1.5%/10.5KV

接线组别：Y/-11 出厂时间：2009年

有载调压开关：德国MR 变压器中性点额定电压：66KV

阻抗电压：高对低10.5%

系统短路表观容量：110KV绕组8000MVA、10KV绕组600MVA

评价：技术协议书标准要求较高

三、变电站母线实际短路容量

变电站母线短路容量：高压侧母线短路容量923MVA，低压侧母线短路容量164MVA。

评价：变电站母线实际短路容量小于设计短路容量。

四、故障后测试检查

（一）变压器故障测试

1.对主变本体油色谱数据故障前后比较，其色谱数据变化较大，故障后本体油内氢气、乙炔、总烃含量均超过规程注意值，根据三比值法判断为高能量放电性故障。具体数据见表1。

2.对变压器高低压绕组遥测绝缘电阻时发现：高压绕组绝缘电阻7000MΩ，低压绕组绝缘电阻0MΩ。

（二）返厂解体检查

1.10KVb相绕组冲垮，上部1-5饼、下部1-3饼严重变形，绝缘损坏，且b相绕组上部4饼至5饼间因绝缘损坏形成饼间短路，以致导线烧断。见图1、图2。

2.b相绕组压环一处断裂，且压环严重变形。见图3、图4。

3.a、c相绕组存在轻微变形。

4.检查时发现低压绕组硬纸筒绝缘无损伤放电情况，10KV绕组接地是由于故障时金属沫搭接接地造成的。

五、变压器故障分析

（一）变压器结构特点及故障情况下铁心绕组受力情况

1.变压器结构

该变压器为双绕组降压变压器，其绕组排列方式为变压器低压绕组在靠近铁心侧，高压绕组在低压绕组外部排列。

2.双绕组变压器故障情况下绕组受力特点

双绕组变压器具有抗短路能力差的特点，在正常运行状态下，当变压器遭受近区或出口短路电流冲击时，高低压绕组受电动力作用产生变形位移，其高低压绕组受力情况见图5所示：

3.变压器绕组铜导线受力特点

变压器绕组铜线抗拉强度较强，但变压器绕组铜线抗弯强度较差，在冲击电流作用下易失去稳定发生弯曲，促使低压绕组变形。

（二）变压器故障原因

变压器在运行过程中不可避免地遭受外部短路电流的冲击。变压器动稳定取决于系统短路容量的大小及变压器结构设计。当低压线圈在冲击电流形成的电动力作用下，低压绕组受辐向力作用向铁心方向位移，轴向力沿着铁芯轴线方向位移，当电动力大于低压绕组动稳定设计时，绕组稳定性破坏致使绕组变形位移。尤其是变压器遭受多次冲击短路后，在电动力作用下造成低压绕组向内变形位移和上下窜动冲击，造成饼间、匝间绝缘磨损，绕组机械性能下降，抗短路能力进一步降低。由于累积效应，即使数值不大的电动力也会造成绕组严重变形，甚至造成变压器损坏事故。

1.变压器绕组上压环（层压木板一次压制成型），在故障时在轴向力作用下发生严重变形、位移、断裂，造成绕组失稳位移变形形成变压器绕组短路故障。可以看出上压环抗轴向冲击力较差，成为变压器结构设计的薄弱环节，见图3。

2.正常情况下，上压环在压钉紧固下具有压紧绕组，起防止绕组变形和位移作用。从上压环变形情况看，压钉存在松动、变压器绕组压紧不牢，上压环受力面不均匀等缺陷，上压环在轴向力作用下形成喇叭状，是变压器出口频繁区外故障对10KV绕组变形位移冲击造成的后果，见图4。

3.根据系统短路容量计算，故障时变电站10KV侧母线短路容量为164MVA，远远小于变压器低压绕组应承受视在短路容量600MVA的要求，变压器在承受27%的系统视在短路容量情况下造成损坏。

4.上压环损坏原因分析

（1）上压环的固定模式

上压环为同心圆结构，每个绕组在铁芯两侧各由4个压钉压紧固定，以保证压力分布均匀。根据压钉的分布情况，可以确定上压环承压的薄弱部位在铁轭的下部。由于上压环与铁轭的间隙较小，不可能对上压环进行压紧固定。从图中看出上压环平面与铁轭距离约为3CM左右，具有一定间隙距离。见图7、图8。

（2）绕组上压环的结构情况

从图6中看出与铁轭对应的上压环上有切割的槽，分析是在绕组安装时考虑铁轭硅钢片插入深度不足而预留的位置。

（3）上压环的受力情况

在故障情况下B相上压环受到向上的冲击力，上压环的切割槽的端部对铁轭的冲击造成铁芯边角损伤。其位移距离较大。

（4）上压环的受力分析

故障情况下铁轭对应的上压环受向上冲击力，这个位置由于没有压钉的支撑，最易发生弯曲变形，尤其是上压环开槽后机械强度破坏，使其抗弯曲能力变的更差，其变形位移更大。对于压钉为刚性压接，其压紧部位不存在变形。但是上压环下部对绕组为柔性压接，对绕组存在一定的压缩系数。因此，当铁轭对应的上压环受向上冲击力时，上压环内圈向上位移，压钉部位必然要受到反作用力，致使上压环外圈受力向下位移，当弯曲力大于机械强度时造成上压环断裂见图9、图10。

图中表示为上压环受到向下的力，表示为上压环受到向上的力，表示为上压环断裂部位， 表示为上压环8个压钉固定位置。

结论

在铁轭对应的上压环的部位是抗冲击的薄弱环节，制造时采用带有切割槽的上压环将使压环机械强度降低，其压环在电动力冲击下发生严重变形、位移、断裂，是造成绕组失稳、位移、变形的主要原因，由于累积效应致使变压器绕组绝缘在小故障电流冲击下逐步损坏，最终形成变压器突发性短路故障。

变压器发生出口或近区短路故障后，应开展低电压电抗测试及变压器油中溶解气体分析，并结合电气特性试验及短路情况进行综合分析，以判断变压器绕组是否存在变形情况。

冲击地压事故篇3

关键字：冲击地压；解危措施；效果检验；安全开采。

Abstract: through the analysis of coal mine rockburst phenomenon present situation, characteristics and influence factor analysis, put forward and make the prediction method and controlling measures of rockburst hazard for conditions

Keywords: rockburst; controlling measures; effect evaluation; safety mining.

中图分类号：TD3 文献标识码：A 文章编号：

1. 冲击地压的特征

冲击地压是采场周围煤岩体,在其力学平衡状态破坏时,由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压是一种特殊的矿山压力显现。其显现强度特征一般为弱冲击、强冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等,常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象;其发生突然剧烈,冲击波力量巨大,瞬间摧毁巷道、采煤工作面和设备,伤击人员。

煤矿冲击地压显现主要表现在2个方面:

一、是矿井表现出明显的动力现象，在巷道的开拓掘进与工作面生产过程中经常听到煤炮声；

二、是部分巷道围岩稳定性较差，巷道支架损坏、底鼓严重、两帮变形量增大，巷道维护困难。通过某煤矿的现场观测和矿压资料收集，对煤矿的矿山压力现象进行了总结，其特点如下：

1、突发性、偶然性。例如某矿九采区已开采完5个工作面，未发生过冲击地压事故，该次事故发生前现场也没发现应力变化的前兆信息，事故具有明显的突发性、偶然性。

2、瞬时性。破坏过程持续时间相当短暂，并产生了强烈震动，强大的冲击波造成了大量煤尘飞扬，发出振动和响声，巨大的能量在瞬时被释放。

3、巨大的破坏性。动力现象发生后损坏支架、破坏巷道甚至造成人员伤亡。巷道顶底板、两帮移近量大，巷道破坏较严重。

4、有别于瓦斯突出。在动力现象发生后，通过现场进行瓦斯含量测量发现瓦斯含量没有明显增加，这就否定了煤与瓦斯突出的可能性。

2．冲击地压发生的原因

冲击地压发生原因有内因、外因两种因素:内因包括煤层本身的物理属性、煤层原岩应力状态;外因包括采深、采动集中应力(主要为超前支承压力、煤柱集中应力等)、放炮诱发等。

（一）冲击地压发生的内因

1、煤层具有冲击倾向性

冲击地压的发生与煤岩体物理力学性质有直接关系。煤炭科学研究总院北京开采研究所对华丰煤矿4层煤冲击倾向性试验结果表明,华丰煤矿4层煤具有强烈冲击倾向性,其直接顶具有中等冲击倾向性。

2、砾岩活动是发生冲击地压的主要力源

该煤矿4层煤上方基本顶为70余米厚的砂岩层,随着工作面的推进周期性跨落;其上为40余米厚的红土层,随基本顶的跨落而弯曲下沉;再上部为500~800 m的巨厚砾岩层,砾岩层完整性较强,抗压及抗拉强度均较大,采后不易冒落下沉,导致砾岩层与红土层之间产生离层空间。随着采空面积的加大,巨厚砾岩层形成板状悬空岩梁,砾岩层原来的应力状态发生改变,从而增加了未采4层煤的应力水平。当板状砾岩层悬露面积达到一定程度后,开始缓慢下沉并周期性断裂跨落,砾岩层的断裂跨落对下部的煤岩体产生冲击载荷,从而加剧了4层煤工作面煤体的应力集中程度,导致4层煤工作面冲击危险增强,因此,巨厚砾岩层是发生冲击地压的主要力源。

（二）冲击地压发生外因

1、采深大应力高

该煤矿首次冲击地压发生在-538 m水平,垂深为668 m,即冲击地压发生临界深度为668m,开采大于该深度就有可能发生冲击地压。目前矿井最大开采深度为1230m, 4层煤工作面开采深度已达970m,已远远超过该深度。随着4层煤工作面采深的加大,自重应力已超过4层煤的抗压强度,较高的原岩应力易使煤体产生应力集中而破坏。

2、煤柱集中应力的影响

为满足煤层防火的要求,相邻采区之间和上下阶段之间留有采区和阶段隔离煤柱,现场实测和数值计算结果表明, 4层煤柱应力集中峰值范围为7~12m,当煤柱尺寸>12 m后,在煤柱内部将产生叠加应力,从而为煤柱冲击提供了基础应力条件。

3、工作面采动集中应力和周期来压的影响

观测结果表明, 4层煤工作面超前支承压力集中范围为5~35m,应力集中系数为2. 5,但上方砾岩层的超前压力影响范围达120m。因此, 4层煤工作面采动集中应力对工作面影响较为明显。4层煤分层开采时上分层工作面周期来压强度最大达510 kn/m2,来压较为强烈。据不完全统计, 4层煤冲击地压83%发生在顶板来压期间,且对工作面超前压力影响范围破坏最为严重。

4、工作面推采速度的影响

回采工作面推采过大后,工作面煤体集中应力得不到及时释放,容易造成应力集中,因此工作面推采速度也是影响冲击地压发生的因素之一。

(5)放炮诱发

回采工作面放炮容易造成煤岩体能量释放,因此工作面放炮是诱发冲击地压的主要工序,据统计,煤矿放炮诱发冲击地压占75%以上。

3．冲击地压的影响因素

随着煤矿开采深度的逐年增加，煤岩动力现象逐渐显现并趋于严重。对击地压发生的原因是多方面的，通过系统的分析翻究总结影响该煤矿煤岩冲击现象的主要因素为：

1、煤(岩)的性质。该煤矿煤的冲击倾向性为强冲击倾向。

2、围岩性质。主要是顶板岩性和厚度及其吞煤层开采后的可冒性，是影响冲击地压的重要因素。特别是基本顶为厚层砂岩或其他坚硬岩层、确板也是坚硬岩层结构的煤层更具冲击危险性。

3、开采深度。开采深度愈大，煤体应力愈高，煤体变形和积蓄的弹性能也愈大。该煤矿93上04工作面目前开采深度在685 m，具有开采深度大的特点。

4、地质构造的影响。通常，在地质构造带日中尚存有一部分地壳运动的残余应力，形成构造力。在煤矿中常有断层、褶曲和局部异常带，冲地压常发生在这些构造应力集中的区域。该煤矿西部基本上是一单斜构造，故垂直和水平应力均，压应力，最易发生冲击地压现象。

5、采煤方法的影响。采用综放开采技术进季生产的矿井，其影响范围大(一般工作面超前承压力影响范围达60 m以上)，应力绝对值增加但集中程度降低。相对而言，综放开采工作面的冲击地压危险性比单一煤层或分层开采的工作面的击地压危险性小一些，但由于其影响范围大，故工作面周围的冲击地压危险性将会升高。

6、煤柱的影响。产生应力集中的地点、孤岛形和半岛形煤柱可能受几个方向集中应力的叠加作用，因而在煤柱附近最易发生冲击地压。该煤矿93上04工作面采用3条巷道布置且中间巷沿3上层顶板布置，中间巷与回风巷及运输巷的距离分别为60，91 m，开采煤层平均厚度5．21 m，所以中间巷与回风巷的煤柱宽度正处在煤柱冲击危险的临界宽度范围内。

总结:

本文提出了实用的冲击地压的评价及预测方法、实用解危措施和相应冲击压治理效果检验措施以及冲击地压应急预案。通过生产实践证明，这些方法和措施具有良好效果，保证了有冲击倾向煤层的安全开采。

参考文献:

[1] 钱鸣高，石平五. 矿山压力与岩层控制. 徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]《井巷工程》 东兆星 吴士良主编中国矿业大学出版社 1989年

冲击地压事故篇4

【关键词】过电压；内部过电压；静电耦合；电磁耦合；三级保护

一、事故情况

变配电容易发生绝缘子污闪事故，造成该变电所所带负荷中断，供电低压系统发生过电压事故，直流测量变换器（CM4017）中的压敏电阻全部烧坏，造成较大经济损失。

二、原因分析

峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压，统称为过电压。在供电系统中，过电压按其产生原因的不同，分为大气过电压和内部过电压。

大气过电压是指供电系统内的电气设备和构筑物受直接雷击或雷电感应而产生的过电压，引起这种过电压的能量来源于外界，故也称为外部过电压。它所形成的雷电冲击电流幅值可高达几十万安，雷电冲击电压幅值最高可达百万伏，破坏性极大。

内部过电压是指电力系统内部的开关操作或出现其它故障原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过渡过程中出现电磁能在系统内部振荡和积累所引起的电压升高。内部过电压是在电网额定电压基础上产生的，其幅值大体上随着电网额定电压的升高按比例增大，在一般情况下，内过电压幅值约为2.5～4Uxg（Uxg为系统最大运行相电压）。内部过电压包括操作过电压和谐振过电压两大类。

通过以上叙述可知供配电低压系统过电压事故属于内部过电压事故，高压系统产生的过电压向低压系统传递，在低压系统中形成瞬间升高的电压，破坏设备。具体原因如下：

1.220KV系统中内部过电压的形成

因南方天气多雾、空气潮湿，220KV变配站两输电线路上绝缘强度差，绝缘子容易发生污闪，变配站变发生单相接地短路跳闸。

在中性点接地的系统中，X0是感抗，X0>0， X0/ X1≈3的电力系统称作为有效接地系统，由于继电保护的要求，不是每台变压器的中性点都是直接接地，故X0/ X1≤3，健全相B相和C相工频电压要升高，但不超过1.4倍相电压。

单相接地形成接地短路，变配站两输电线路正常工作时电流就较大，发生短路时其故障电流可达到上万安培。断路器突然跳闸，瞬间将产生极大的电流变化率di/dt，系统中存在电感性设备，如电抗器、变压器和互感器线圈，根据电磁感应定律可知：在这些设备上将产生很大的感生电动势E=L*di/dt， 220KV系统中产生操作过电压。断路器跳闸突然甩负荷，使发电机瞬间加速，考虑空载线路的电容效应，则系统工频电压可达到2倍相电压。

在开关断开和熄弧的过渡过程中，将产生高频振荡，振荡的频率与某个回路或系统的自振频率相近时，在这一回路或系统中将产生谐振过电压，同时由于电流的急剧变化也可能引起变压器、电压互感器、消弧线圈等铁芯电感的磁路饱和而产生铁磁谐振过电压。由于开关断开时刻的随机性和电弧熄灭时刻不确定性（通常认为电弧熄灭在工频电流过零时刻或高频振荡电流过零时刻），造成这种谐振过电压的产生和幅值具有随机统计性。

内部过电压的幅值与电网结构、系统容量及参数、中性点接地方式、断路器的性能、母线上的回路数以及电网运行接线、操作方式等因素有关。通过上面的分析可知，鸡场变220KV系统在污闪跳闸时产生了内部过电压。

2.过电压的传递

内部过电压幅值一般不大，有时不足以让防止大气过电压的避雷器动作，泄入地中。由于变压器、互感器接线形式不同，防过电压设备装配不完善，即使避雷器动作，也会产生过电压。如供电一车间变比为10KV/0.4KV的变压器均为Y.yn0接线，高压侧装有ZnO避雷器，低压侧未装电涌保护器，高压侧过电压，避雷器动作，避雷器上流过很大的电流，在接地装置上产生压降，此电压降同时作用在低压绕组中性点，低压绕组将流过电流，通过电磁感应在高压绕组感应出一高电动势，即为“高压进波逆变换”，若高压侧未装避雷器，同样存在“低压进波正变换”。此外高压侧避雷器动作，使高压侧冲击电压波发生截断，变压器高压侧绕组对地电容通过绕组放电形成振荡，通过静电耦合和电磁耦合，低压侧也会产生过电压，不过其幅值比避雷器未动作时要小。

过电压的传递过程就是电磁场传播的过程。冲击电压波在线路上传播时，在线路的轴平面形成了电磁场，冲击电压波在线路上传播就是平面电磁场的传播。系统中存在电感性、电容性元件，在电感性元件中电流的变化产生电动势E=L*di/di，即磁场能转变成电场能；在电容性元件中电压的变化产生电流I=C*du/dt，即电场能转变成磁场能；电场能和磁场能的相互转化，使冲击电压波向前传播。高低压系统主要是通过变压器、互感器联系在一起的，冲击电压波在这些绕组间传递主要是通过静电耦合和电磁耦合。

静电耦合是指变压器高、低压绕组由于对地和绕组间存在电容，通过电容耦合，冲击电压波在高、低压绕组间传递。如下图所示，当冲击电压入侵绕组Ⅰ时，绕组Ⅰ的对地电位为U0，由于静电电容耦合，在绕组Ⅱ上出现的静电电压U2g， 式中C12、C2分别为绕组Ⅰ、Ⅱ间的电容和绕组Ⅱ的对地电容（包括与绕组Ⅱ相连的设备和线路的对地电容）。

电磁耦合是指在冲击电压波入侵到变压器绕组的瞬间，由于电感中电流不能突变，初始时刻绕组间电压的传递以静电耦合形式进行，以后电流流经绕组产生磁通，将在未受冲击电压入侵的绕组中产生感应电压。电磁耦合按绕组的变比传递，它与绕组的接线形式和冲击电压波相数有关。在变压器、互感器中主要是通过静电耦合来传递过电压。

通过传递，220KV变配站系统的过电压就传递到供电低压系统，在低压系统形成过电压。

3.抗冲击能力差的设备损坏

在220KV及以下系统中，内部过电压由系统本身绝缘来承担，内部过电压水平是确定电力系统内各种类型电器设备正常绝缘水平的主要依据。随着科学技术的发展，大量的电子产品应用在低压系统的测量、控制、通讯等各个综合自动化环节，虽然这些电子产品在实际应用中有许多不可替代的优点，但是这些电子产品抗电压、电流冲击能力差，在冲击电压的作用下，抗冲击能力差的设备较易损坏，绝缘较薄弱地方被击穿，形成放电而烧坏设备。在冲击电压的作用下，也会引起保护误动作。直流测量变换器（CM4017）在第一次污闪中，电网侵入的冲击电压对其绝缘进行了破坏，绝缘水平下降，在第二次的冲击下，直流测量变换器（CM4017）绝缘被击穿而烧坏。

三、防止措施

在供电高、中压系统中，设备绝缘水平均较高，高、中压母线上均装有避雷器，他不仅防止大气过电压，对幅值较高的内部过电压也兼有防护作用。而低压系统中装设防过电压装置少，而其低压系统中用于控制、通讯的微电子产品多，提高整个低压系统的防过电压水平十分必要，根据车间实际应采取如下措施：

1.加强检查和试验，提高绝缘弱点的绝缘强度

在低压系统中，加强定期检查和耐压试验，及时排除绝缘弱点，如每年对电机的定子绕组进行一次绝缘测定，定期检查各低压开关抽屉绝缘部分是否良好。对那些绝缘强度较弱的电子设备，能采用绝缘安装尽量绝缘安装。在这次事故后，对供电系统所有直流测量头均采用绝缘安装。

2.采用技术手段，提高耐压水平低设备的防过压能力

耐压水平低设备如电子器件、继电器线圈等，在这些设备的两端并联ZnO压敏电阻、阻容支路和续流二极管，提高其防过电压能力。ZnO压敏电阻具有良好的非线性伏安特性、残压低、体积小和便于安装等优点.把被保护设备的工作电压钳制在规定电位上，在低压设备、电子仪器、电子设备及通信设备上得到广泛应用，如直流测量变换器（CM4017）内部就并联有压敏电阻。在直流回路中，继电器线圈两端常并联续流二极管，当继电器突然失电时，在继电器线圈中会产生较大的反电势，反电势通过续流二极管被短路，使回路中的电流按指数形式衰减，线圈的端电压等于二极管的压降，其值远小于工作电压。并联阻容支路电阻R的作用是一方面避免产生振荡，另一方面当被保护的器件突然断电时电容C可向保护的器件通过电阻R放电，可有效地抑制di/dt值。上面所采取的措施，有些器件的生产厂家已考虑，器件本身已具有。在幅值较高的冲击电压作用下，器件所在的系统没有合理的配备过电压保护器，这些防过电压的元件也会被损坏，如供电整流机组直流测量变换器（CM4017）中的压敏电阻。

3.采用具有金属屏蔽层的电缆，设备的金属外壳可靠接地

低压系统的配线均为电缆沟敷设，采用具有金属屏蔽层的电缆，并将屏蔽层在电缆两端分别接地，可以防止电缆间通过分布电容来传递过电压，也能很好防止雷电感应过电压，取到屏蔽效应。设备的金属外壳，配电柜可靠接地也是基于同样的原因，定期检查接地线是否良好。

4.在低压系统中安装电涌保护器（SPD）

电涌保护器（SPD）除具备有防雷的功能外，还具有抑制投切过电压的作用。选用电涌保护器（SPD）时，坚持电涌保护器（SPD）的额定工作电压与被保护设备工作电压接近、泄放电流不要太小、在线阻抗不要太大、残压要低等原则，根据防护分区、利用分流、划分等级、区分系统和分别安装的原则，供电低压系统可采用三级保护。

第一级（B类）直接雷击保护：采用德国PHOENIX CONTACT公司生产的B类电涌保护器―雷击电流放电器FLT-PLUSCTRT，安装在400V配电室、低压配Ⅰ、Ⅱ端母线上以及主控室直流屏、220V直流母线上。

第二级（C类）过电压保护：采用C类电涌保护器―浪涌保护器VAL-MS，安装在供配电总配和各分配的交、直流控制电源上及水泵房400VⅠ、Ⅱ端母线上。在就地控制屏内的AC380V、AC220V进线上安装第二级（C类）过电压保护。

第三级（D类）浪涌吸收保护：采用D类电涌保护器PT2-PE/S-230AC-ST，安装在车间抗冲击能力差的器件前。

四、结束语

上述1至4防止措施在供配电低压系统的大部分回路已实施，经部分运行可靠，提高供配电低压系统的整体防过电压能力，有效抑制过电压带来的危害。

参考文献：

[1]《高电压技术》水利电力出版社，周泽存主编.

[2]《高电压技术》重庆大学出版社，胡国根主编.

[3]《工业企业供电》冶金工业出版社，耿毅主编.

[4]《变电运行现场技术问答》中国电力出版社，张金元主编.

冲击地压事故篇5

论文关键词：冲击钻进,施工事故,分析,预防,处理方法。

与回旋钻进工艺相比，冲击钻进工艺对复杂地层、如冻土层、卵砾石层、岩石层具有更强的适应性，更大的优越性和较高的经济效益，但由于地层复杂，对钻进技术要求高，容易出现孔内事故，如处理不当，会造成很大的经济损失。我公司曾在省市内多个重点工程中采用冲击钻进工艺，完成了不同直径的钻孔灌注桩，积累了一定的孔内事故处理经验，现就冲击钻进常见事故的原因分析、预防措施及处理的方法进行探讨。

1、钢丝绳断落

1.1原因分析

（1）钢丝绳折断的主要原因是钢丝绳缺油，钢丝绳缺油时泥浆中的细小砂石及岩石碎片会进入钢丝绳内部并在钢丝之间来回摩擦，导致单根钢丝直至大部分钢丝折断，遇到较大载荷时，造成钢丝绳断落孔内。

（2）钢丝绳老化、折痕及意外磨损。

1.2预防措施

（1）钢丝绳每个星期保养一次，首先用沾满机油的抹布浸泡钢丝绳，使钢丝绳中麻芯上的机油得到补充，有利于润滑钢丝、减少摩擦、增强钢丝绳的使用寿命。然后在钢丝绳外表均匀涂抹一层黄油，防止泥浆中的岩石碎屑进入钢丝绳的钢丝之间。

（2）不超期使用钢丝绳，避免钢丝绳打圈，另外在钻头顶部固定一直径约0.7m的钢丝绳圈。

1.3、事故处理方法

（1）如钢丝绳断口在孔口以上，则用打捞直钩捞出钢丝绳，视钢丝绳损坏情况，可重新接上继续使用。

（2）如钢丝绳断口在孔口以下，则用打捞直钩钩住固定在钻头顶部的钢丝绳圈，缓慢地拉出冲击钻头。

2、排渣管脱落

2.1、原因分析

（1）控制排渣管升降的钢丝绳过松，导致排渣管在孔内倾斜，易被冲击钻头内的底内边缘击中，导致排渣管脱落。

（2）排渣管接箍内的卡块磨损过度，导致公接箍从母接箍中脱落。

2.2、预防措施

（1）控制排渣管的钢丝绳松紧适度，使排渣管距离孔底0.3m为宜。

（2）经常用游标卡尺检查接箍内的卡块，磨损超过3mm不得使用。

2.3、处理方法

（1）当发现排渣管脱落立即提钻，检查掉落孔内的排渣管的根数和脱落的深度，可用吸力达0.5t以上的磁块将孔内排渣管捞出。

（2）如根数较多使用磁铁打捞无效，则用形状如“9”的打捞钩在孔内排渣管脱落的深度下2-3m处旋转打捞。

3、孔内异物

3.1原因分析

（1）孔口工具等落物造成钻进困难。

（2）孔壁岩石塌落。

3.2预防措施

（1）严防孔口工具落入孔内，可用绳索等拴住工具。

（2）提钻或下钻速度尽量放缓，以免抽吸作用导致孔壁岩石坍塌。

3.3、处理方法

（1）孔内工具的脱落可用磁铁吸取。

（2）孔壁脱落的岩石可用小压力短冲程慢慢地将岩石冲碎，以防卡钻。

4、孔斜

4.1、原因分析

（1）钻头的压力未掌握好，导致钻头向较软的一侧跑，造成孔斜。

（2）两种地层交界时，由于岩层的倾角过大，易造成钻头顺层跑，造成孔斜。

4.2、预防措施

（1）适当掌握钻头的压力，根据岩石的强度，钻头单位压力宜大于岩石的抗压强度20%为宜。

（2）根据岩石的倾角和岩石的抗压强度，采取合适的钻进参数，既能破碎岩石又不导致顺层跑的压力为宜，一般采取低压力、短冲程为宜。

4.3、处理方法

对于孔斜较大的钻孔需立即停止钻进，往孔内填坚硬的块石（块石尺寸0.3m×0.3m）至开始倾斜的部位上1m，适当控制钻压，慢慢穿过造斜地层。

5、卡钻

5.1、原因分析

（1）钻头磨损过大，导致钻头底部小于钻头中上部，在孔壁和钻头摩擦力大于机械提升力时卡住钻头，这是卡钻的主要原因。

（2）孔口工具的脱落钢丝绳的脱落、孔壁岩石的脱落等，导致钻头卡在孔壁岩石内，使钻头无法动弹，从而形成卡钻。

5.2、预防措施

（1）在破损岩层中钻进用好泥浆，泥浆粘度宜在25S以上。

（2）开孔前一定要对已磨损的钻头底部外切削刃进行加固，加大到钻头的设计参数。

5.3、处理方法

（1）在清干孔底沉渣的前提下，强力起拔，集中冲钻机上的所有卷扬和冲击机构的冲击力，突然强力起拔钻头。

（2）在上一种方法不奏效的前提下，集中冲击钻机上的所有卷扬提升力，同时采用25t以上吊机的最大提升力并配合钻机冲击机构的冲击力，强力提拔钻头。

（3）在上两种方法仍不奏效的前提下，清干孔底沉渣，集中冲击钻机上的所有卷扬机提升力全部施加在冲击钻头上，派有资格证书的专职爆破员取乳胶炸药（硝铵炸药亦可，但须防水严密）50g，两发电雷管，做成炸药包并用粘土做成配套，送至冲击钻头底部，做好200m安全警戒工作后起爆。这种利用爆破瞬间产生向上的巨大冲击力托起被卡的冲击钻头，是解决卡钻的最有效的方法。

6、埋钻

6.1、原因分析

（1）泥浆粘度过小，携带岩石碎屑能力太强，造成孔壁坍塌埋住钻头。

（2）停电及机械故障造成钻头停在孔底，岩石碎屑将钻头埋入。

（3）卡钻事故未及时处理，导致埋钻。

6.2、预防措施

（1）配置好泥浆，粘度在25S以上方可。

（2）机械故障后，应立即组织吊车停车将钻头埋离孔底2mm以上。

6.3、处理方法

（1）清孔强力起拔法。在采用泵吸反循环清干孔底清渣的前提下，集中冲击钻机上的所有卷扬和冲击机构的冲击力，突然强力提拔钻头。

（2）人工挖孔法。如果地层适合人工挖孔桩施工，当埋钻发生后，立即用黄砂回填钻孔，采用人工挖孔桩施工，孔径大于原孔径0.6m左右，砼护壁，将孔深挖至钻头底部后，将钻头吊出孔外。

冲击地压事故篇6

关键词：MATLAB；锅炉爆炸；后果分析

Pick to: explosion accident is the most serious consequences of all kinds of safety accident of boiler, a class of destructive. For quantitative description of boiler explosion accident consequences, according to the TNT equivalent method of explosion shock wave and its damage, the mathematical model in the MATLAB software environment, the development of the consequences of the accident simulation program, realized the scope of the explosion shock wave overpressure of intuitive graphical representation and damage the accuracy of the zoning, and finally analyzes the instance of a boiler explosion consequences.

Key words: MATLAB, Boiler explosion; Consequences analysis

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1 引言

锅炉是工业中常见的能量转换设备，同时又是潜在的爆炸危险源。锅炉爆炸属物理性爆炸，是承压部件负荷过大引起破裂，造成能量瞬间释放的现象，锅炉一旦爆炸，爆炸冲击波及飞出物就会造成财产损失以至人员伤亡，甚至还会导致更为严重的火灾爆炸事故[[[] 吴粤桑,刘清方.锅炉压力容器安全工程学[M]. 北京: 北京经济学院出版社, 1991.]]。仅今年5月份，我国就发生了3起锅炉爆炸事故（夏县一食品公司锅炉爆炸/六安锅炉爆炸/郑州一钢厂锅炉爆炸），敲响了锅炉安全运行的警钟。

MATLAB是一套功能强大的数学软件，在工程计算、控制设计、图像处理等领域得到了广泛应用[[ [] 刘正君. MATLAB科学计算与可视化仿真宝典 [M]. 北京: 电子工业出版社, 2009.]]。本文即是利用MATLAB软件综合计算的优势，通过求解锅炉爆炸超压冲击波伤害模型，实现了数据结果的可视化及伤害分区的划分,为锅炉的分级管理、最大危险范围的确定提供了依据。

2某化工厂锅炉爆炸后果模拟分析

2.1工程概况

湖北长港某年产300吨氯化聚乙烯在建化工厂，东面隔墙外是一油脂生产企业货场；南面为办公楼，距生产车间约100m；西面和北面为闲置建筑。生产车间位于厂区以东，面积260m2；锅炉房位于厂区东北角，面积80m2；原料仓库位于厂区以北，距锅炉房50m处，面积30m2。总平面布置如图1所示。

厂区锅炉房内有循环流化床锅炉一台，主要参数如下：蒸发量4t/h，额定工作压力：1.3MPa，蒸汽温度：195.3°，锅筒容积10m3，锅筒内径1500mm，长度4500mm（锅筒容积约8m3，另有集汽包容积约2m3,合计共10m3），锅壳设计压力1.3MPa。研究该锅炉在工作中爆炸后超压冲击波对周边环境产生的危害影响及伤害分区的划分。

图1 厂区平面布置简图

2.2锅炉爆炸能量分析

锅炉系统中储存的能量包括干饱和蒸汽和饱和水所具有的能量。

（1）对于常用压力下的干饱和蒸汽的爆破能量可按下式近似计算：

Eg =CsV （1）

式中，Eg为水蒸汽的爆破能量，kJ；V为水蒸汽的体积，m3；Cs为干饱和水蒸汽爆破能量系数，kJ/m3。

表1常用压力下干饱和水蒸汽爆破能量系数

（2）高温饱和水的爆破能量可按下式近似计算：

Ew=CwV （2）

式中，Ew为饱和水容器的爆破能量，kJ；V为饱和水所占的体积，m3；Cw为饱和水爆破能量系数，kJ/m3。

表2常用压力下饱和水爆破能量系数

2.3 TNT当量法的爆炸冲击波及其伤害、破坏作用

锅炉爆炸所释放的能量除很少一部分[[[] 国家安全生产监督管理局. 安全评价[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 2003.]~[[] 卓震. 高压容器事故与分析[M].北京: 中国劳动出版社, 1994.]]（约3%～15%）消耗在撕裂钢板，抛射容器碎片外，其余大部分产生冲击波作用于周围环境。冲击波超压值主要取决于爆炸能量Q和目标距爆炸点的距离R，两者关系根据同能量的梯恩梯（TNT）炸药爆炸的试验数据按相似法则来确定。

即则 （3）

式中，R为目标与爆炸中心的实际距离，m；R0为目标与基准爆炸中心的相当距离，m；q为实际爆炸能量的TNT当量，kg TNT；q0为基准爆炸能量，kg TNT；为炸药爆炸试验的模拟比；为目标处的超压，MPa；为基准目标处的超压，MPa。

一般取1kg TNT爆炸所释放的平均爆破能量为4500kJ/kg，故其关系为：

q=Q/4500 （4）

式中，q为锅炉爆炸能量的TNT当量，kg TNT；Q为锅炉爆炸产生的总能量，kJ。

表3 1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压

根据式（1）（2）分别计算出高温干饱和蒸汽和饱和水的爆炸能量，锅炉的爆炸能量Q即为两者之和；然后通过式（4）将锅炉爆炸能量换算成TNT当量q；利用式（3）根据某些已知药量的试验所测得的超压（表5）经过插值拟合就可确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压值；最后，依据超压准则[[[] 宇德明,冯长根,曾庆轩,郭新亚. 爆炸的破坏作用和伤害分区[J]. 中国安全科学学报. 1995,5（增刊）：13-17.]]找出该处超压值对人员及建筑物的伤害、破坏作用，并进行伤害分区的划分。

表4冲击波超压对人体的破坏作用

表5冲击波超压对建筑物的破坏作用

3基于MATLAB的爆炸后果分析

根据以上步骤及参数，应用MATLAB对该锅炉爆炸后果进行定量分析（锅炉房占地假设为圆形），得到锅炉爆炸的人员伤亡半径及危害范围。图2给出了超压冲击波三维立体曲面，图3和图4分别给出了超压冲击波对人体及建筑物所造成的危害范围。

图 2 超压冲击波三维立体曲面图

图 3 冲击波超压对人体的伤害分区划分

图 4 冲击波超压对建筑物的伤害破坏分区划分

实际中，通过选取不同的空间步长还可进行进一步的分析。表6是步长取0.5m，选取距爆炸中心100m范围分析的结果。

表 6锅炉爆炸事故伤害半径近似计算结果

4 结论

（1）从模拟结果看出，该锅炉在运行过程中一旦出现爆炸，人员伤亡半径、建筑物破坏作用半径远超出锅炉房所在区域，事故后果严重，应做好日常运行管理工作及防范措施。

（2）锅炉爆炸对于与锅炉房仅一墙之隔的油脂生产企业货场有较大影响，极有可能引发二次事故；距锅炉房50m处的原料仓库影响较小，为安全起见可加大原料仓库与锅炉房之间的设计距离。

冲击地压事故篇7

【论文摘要】水泥生产企业余热发电是利用烧制水泥熟料过程中产生的高温烟气来进行热力发电的，在发电过程中，他的生产运行特点是随窑工况的变化而变化，是一个动态且及不稳定的运行工况，所以，水冲击事故是余热发电生产过程中最易发生的生产安全事故。

汽轮机水冲击是造成汽轮机设备严重损坏的最恶性事故之一。为防止水冲击事故的发生，参考有关专业资料、热电厂汽轮机运行规程及本公司汽轮发电机组运行规程，结合我厂实际情况编写本措施。教育运行人员认识水冲击的严重危害，认真学习和执行技术措施中的各项规定。技术措施中未尽事宜执行运行规程中规定。

【论文关键词】汽轮机水冲击事故  危害  防范措施 

一、汽轮机水冲击的概念

汽轮机水冲击，是蒸汽带水或冷蒸汽（低温饱和蒸汽）进入汽轮机而引起的事故，是汽轮机运行中最危险的事故之一。此类事故时有发生，会造成严重后果，因而要求余热发电运行人员予以高度重视。一旦发生此类事故，必须正确、迅速、果断地处理，以免造成汽轮机设备的严重损坏。

汽轮机发生水冲击事故的现象有：

（1）主蒸汽温度10分钟内下降50度或50度以上。

（2）主气门法兰处汽缸结合面，调节气门门杆，轴封处冒白汽或溅出水珠。

（3）蒸汽管道有水击声和强烈振动。

（4）负荷下降，汽轮机声音变沉，机组振动增大。

（5）轴向位移增大，推力瓦温度升高，差胀减小或出现负差胀。

二、水冲击的危害

①动静部分碰磨

汽轮机进水或冷蒸汽，使处于高温下的金属部件突然冷却而急剧收缩，产生很大的热应力和热变形，使相对膨胀急剧变化，机组强烈振动，动静部分轴向和径向碰磨。径向碰磨严重时会产生大轴弯曲事故。

②叶片的损伤及断裂

当进入汽轮机通流部分的水量较大时，会使叶片损伤和断裂，特别是对较长的叶片。

③推力瓦烧毁

进入汽轮机的水或冷蒸汽的密度比蒸汽的密度大得多，因而在喷嘴内不能获得与蒸汽同样的加速度，出喷嘴时的绝对速度比蒸汽小得多，使其相对速度的进汽角远大于蒸汽相对速度进汽角，气流不能按正确方向进入动叶通道，而对动叶进口边的背弧进行冲击。这除了对动叶产生制动力外，还产生一个轴向力，使汽轮机轴向推力增大。实际运行中，轴向推力甚至可增大到正常情况时的10倍，使推力轴承超载而导致乌金烧毁。

④阀门或汽缸接合面漏气

若阀门和汽缸受到急剧冷却，会使金属产生永久变形，导致阀门或汽缸接合面漏汽。

⑤引起金属裂纹

机组启停时，若经常出现进水或冷蒸汽，金属在频繁交变的热应力作用下，会出现裂纹。如汽封处的转子表面受到汽封供汽系统来的水或冷蒸汽的反复急剧冷却，就会出现裂纹并不断扩大。

三、水冲击的原因及预防

汽轮机发生水冲击的原因总结下来主要有以下几个方面:

1：锅炉方面

①窑工况突然大范围变化，造成锅炉蒸发量过大或不均。

②锅炉过热器减温减压阀泄漏(紧急排汽阀)或调整不当，气压调整不当。

③并网升负荷过程中，升负荷操作过快，造成锅炉运行工况失调。

④锅炉启动过程中升压过快，或滑参数停机过程中降压降温速度过快，使蒸汽过热度降低，甚至接近或达到饱和温度，导致管道内集结凝结水。

⑤化学水处理不当引起汽水共腾。

⑥运行人员误操作以及给水自动调节器的原因造成锅炉满水。

⑦蒸汽管线过长，疏水阀装置故障，不能有效地排除管线内的积水，导致蒸汽带水。

2：汽轮机方面

①汽轮机启动过程中，主蒸汽管线和并汽缸暖管时间不够，疏水不净，运行人员操作不当或疏忽，使冷水汽进入汽轮机内。

②启动时，轴封管道未能充分暖管和疏水，也可能将积水带到轴封内。

③停机时，切换备用轴封汽源，因处理不当使轴封供汽带水。

3：其他方面

①炉水取样分柝不准确，使炉水含盐量超标，引起汽包水位居高不下并未及时排污，导致蒸汽带水。

②设备缺陷，导致在开停机过程中汽机进水。

四、防止汽轮机水冲击的防范措施

（一）设计方面

①正确设置疏水点和布置疏水管。在锅炉出口至并汽缸间的主蒸汽管道上，每个最低点处均应设置疏水点。

②汽封供汽管应尽可能短，在气封调节器前后以及汽封供汽联箱处均应装疏水管。

③疏水管应有足够的通流面积，以排尽疏水。

④凝汽器设置可靠的水位监视和报警装置。

   （二）运行维护操作方面

①在机组启、停过程中要严格按规程规定控制升(降)速、升(降）温、升(降)压、加(减)负荷的速率，并保证蒸汽品质合格且过热度不少于50℃。

②锅炉主蒸汽管道和主汽门前蒸汽系统投用前，应充分暖管，疏水，严防低温水汽进入汽轮机。

③启机前，要加强轴封供气管道，和导汽管疏水。

④生产运行期间，要加强与窑中控的协调沟通，及时了解窑生产这行工况，严密监视锅炉汽包水位，注意调整汽压和汽温。

⑤运行时，注意监视除氧器，凝汽器水位，防止满水。

⑥定期检查高水位报警装置，确保设备正常可靠。

⑦定期检查蒸汽管线疏水阀是否正常并按规程规定进行定期疏水。

⑧机组热态启动前应检査停机记录和停机后汽缸金属温度记录。若有异常应认真分析，查明原因，及时处理。

⑨启、停机过程中，应认真监视和记录各主要参数。包括主汽温，压力，各缸温度，法兰、螺栓温度，缸差，轴向位移，排汽温度等。

⑩机组冲转过程中因振动异常停机而必须回到盘车状态时，应全面检查，认真分析，查明原因，严禁盲目启动。当机组已符合启动条件时，应连续盘车不少于4h，才允许再次启动。

当汽轮机发生水冲击时，应立即破坏真空、停机。在停机过程中应注意机内声音、振动、轴向位移、推力瓦温、上下缸温差及惰走时间，并测量大轴幌度。如无不正常现象，在经过充分疏水后，方可重新启动。在重新启动过程中，若发现汽机内部或转动部分有异音，或转动部分有摩擦，应立即拍机，并进入人工盘车。

  （三）汽轮机发生水冲击的处理措施

①启动润滑油泵，打闸停机。

②停射水泵，破坏真空。

③联系窑中控，全开锅炉旁路，隔离锅炉。

④全开所有疏水门。

⑤上报凋度和部门主管领导。

⑥停机过程中，倾听机内声音，测量振动，记录惰走时间，盘车后测量转子弯曲数值，盘车电动机电流应在正常数值且稳定。

⑦惰走时间明显缩短或机内有异常声音，推力瓦温度升高，轴向位移，差胀超限时，不经检查不允许机组重新启动。

⑧待主管领导和专业技术人员确认机组状况，按规程进行处置。

五 结束语

汽机水冲去事故时有发生，其造成的后果是设备损坏和机组非计划停运，企业生产成本增加。事故产生的原因是多方面的，但并不是不可预防。除必要的监控和保护系统，运行人员的监控和采取及时且正确的处置措施，将很大程度上防止事故的发生或降低设备的损坏程度。

冲击地压事故篇8

关键词：岩溶地区 灌注桩 施工技术

0 引言

我国各地广泛分布着岩溶地貌，其地质及水文地质构造极为复杂，形成了许多诸如石林、石笋、钟乳石、溶洞、暗河、悬泉、瀑布以及隐藏于地层中的溶洞、溶槽、石芽、溶穴等奇特的地貌景观和地质构造。在这些地区进行道路建设常常会需要架设桥梁跨越沟谷，当桥梁采用钻孔灌注桩基础时，需要在岩溶地层中成孔。

1 工程难点

岩溶地区地质形态异常复杂，现有地勘手段无法完全摸清。从实际已完工程项目的施工情况来看，岩溶地区成孔有以下几大难关。

1.1 成孔过程中漏水、漏浆 由于溶洞的大小、分布、走向等地质资料反映不可能十分准确，施工过程中往往出现一些意外情况，在钻进过程中因突然漏水、漏浆导致孔内水头迅速下降，导致护筒挤压变形或塌孔、埋钻，甚至地面大范围沉降等重大安全事故。

1.2 成孔事故多 由于岩溶地区地质构造复杂，在施工过程中可能会遇到大溶洞、多层溶洞或孔内有石笋、溶沟、孤石、岩面呈斜面、陡坎、异形等复杂情况，在成孔过程中塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、钻孔偏斜、移位、弯孔等事故较为普遍。

1.3 孔内涌砂 当岩面倾斜较大，加之因溶蚀产生溶槽、溶沟或有大块孤石等情况，钢护筒没有完全着岩，在成孔时，由于冲击锤的上下起落引起孔内水位波动，会发生孔壁砂向孔内涌流的情况。

1.4 清孔难度大 当采用冲击钻机冲击成孔工艺．特别是大直径桩成孔后，怎样清孔，使沉渣厚度及泥浆性能同时符台规范要求，是非常关键的环节。有时换浆达到规范要求时，由于泥浆比重降低，粘度下降，又会重新发生渗漏、塌孔事故。

1.5 混凝土灌注难度大 由于桩超长，混凝土方量大、灌注时间长，所以桩身混凝土质量控制难度很大。而且通过溶洞段时，还易发生混凝土压力过大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。所以必须精确计算、精心组织，控制好混凝土坍落度与灌注速度。

2 钻机选型

岩溶地区因其特殊的地质情况：溶洞发育的不规则性、分布的不确定性、溶洞孔壁的不稳定性、溶洞内充填情况的不确定性、以及是否漏水等，给岩溶地区钻进成孔带来了巨大困难。特殊地质情况下选择何种类型的钻机，适应各种不同类型溶洞成孔问题显得至关重要。

2.1 覆盖层钻机选型 当覆盖层主要是砂层和粘土层时，为保证钻进成孔，可采用全护筒跟进的施工方法，以保证钻进中覆盖层不塌落而造成塌孔事故。

在覆盖层的施钻工作中，因回旋钻采用气举反循环排渣，进尺效果明显，又能有效的控制成孔的垂直度和孔径，因此在覆盖层施工中，最好选用气举反循环回转钻机。

2.2 过渡段施工钻机选型 对于溶洞的断裂破碎带即过渡段，岩层表面地质复杂，岩面起伏倾斜、表层破碎、裂隙发育，并伴有溶沟、溶槽和孤石等。在钻进岩面后，护筒刃脚处常脱落掉块而涌沙，这就需要根据不同的地质特点，选择不同类型的钻机，以渡过破碎层。

2.2.1 岩面起伏、倾斜较大。在回转钻进中，因滚刀钻头受力不均而令钻机晃动严重，钻杆受扭力而易受损，因此可采用冲击钻进行施钻。

2.2.2 岩面倾斜较小，但破碎严重。对此种地质，在用回转钻施工时，会因钻头的搅动而破坏护筒刃脚下的破碎岩石，致使护筒刃脚涌沙，无法继续钻进。因此，可采用冲击钻进行施钻，并抛填粘土和块石，或者回填水泥袋，用冲击钻反复冲钻，挤压破碎岩石，使其在护筒刃脚下形成稳固体，粘土(或水泥)与块石粘结在一起，形成桩孔护壁。

2.2.3 岩面倾斜较小，且表面较完整。对此种地质情况，为了达到最好的进尺效果，选用回旋钻机是最为适宜的，并可在回旋钻头上加设长钻具，保证成孔的质量。

2.2.4 岩石表面破碎，且有溶蚀沟槽时，回旋钻就不太适宜，最好是选用冲击钻机进行施工，用块石、粘土回填溶蚀沟槽，多次回填、冲钻，以冲过破碎层和溶蚀沟槽，又可达到加固护筒刃脚和造壁的效果。

2.3 破除溶洞顶板的钻机选型 溶洞顶板岩石一般都比较破碎，且不规则，厚薄不一。在用冲击钻破除顶板时，钻头角常会在伸出溶洞时而被卡住，造成卡钻事故。对大的空溶洞，在破除顶板时，如未控制好冲击钻头的冲程，可能会在顶板穿透时因失重而主绳断裂，会造成掉钻事故。因此，在溶洞顶板的破除施工中，选用回旋钻机较为适宜。

利用回旋钻机易控制钻压和钻进速度的优点，且可选用前导式长钻具钻头，安装钻进自动跟踪仪，根据溶洞顶板的岩石硬度，发育特点，选择合适的钻进参数，以保证钻进的顺利进行。

2.4 进入溶洞后钻机选型 溶洞顶板破除之后，在进入溶洞的钻进穿越过程中，因溶洞内的发育情况复杂多变，应根据其具体的发育特点，选择最适宜的钻机。

2.4.1 洞为空间大溶洞时，选用回旋钻机并加设前导式长钻具进行施钻，效果较好。

2.4.2 洞较小但地板岩面倾斜较大时，用冲击钻施工较为适宜。

2.4.3 溶洞内为陡坎或半边溶洞时，选用冲击钻进行施钻较好。

2.4.4 溶洞内有石柱或石笋时，选用冲击钻施钻，更见效果。

2.4.5 溶洞内有溶沟槽时，选用回转钻机施工较好。

2.5 单桩同时穿越几层溶洞时的钻机选型

2.5.1 桩内几层溶洞较近，顶底板面基本平行，选用回转钻机，并配置长钻具钻头进行施钻，根据各层溶洞的具体地质特点，选择合适的钻压钻速进行钻进。

2.5.2 当单桩内几层溶洞层距较大时，应根据溶洞内的发育情况，适宜的选择冲击钻或回转钻进行施工，以达到最有利的进尺效果和最节省的人力和物力。结合多年的桩基施工经验，总结钻机选型表如下

3 施工技术要点

3.1 成桩工艺流程 钻孔灌注桩成桩工艺是：钻机平台塔设——250t振动锤下沉钢护筒——回转钻机钻进成孔(钻埋钢护筒)——振动下沉钢护筒至岩面——过渡段处理——冲击或旋转法成孔——溶洞处理——清孔、下钢筋笼——二次清孔、浇混凝土。

3.2 成孔方案选择 鉴于岩溶地区地质构造的复杂性，必须慎重选择基桩成孔方案。通常情况下，岩溶地区灌注桩采用冲击钻孔或挖孔施工工艺成孔。

冲击钻孔使用冲击锥这种有挤压侧壁作用的钻机，能广泛适应各种复杂的地质构造，尤其是在处理斜面开孔、半边岩、石笋、溶槽、溶沟及裂隙漏水、漏浆等情况时比较容易，并且施工成本较低；在发生漏浆时，提钻快，不易埋钻。但成孔事故多，进尺慢，对操作熟练程度要求高。

岩溶地区采用挖孔桩，完全是出于地质构造及水文地质构造复杂性的特殊需要。任何钻孔灌注桩都很难克服岩溶地层的特殊地质构造给施工带来的严重困难，施工中经常会造成偏孔、弯孔、卡钻、掉钻等重大事故，严重时还可能形成埋钻、钻机倾覆、钻孔报废等恶性事故。但，人工挖孔技术含量低，设备投入少，投入大量人力即可保障施工进度。由于挖孔的这些优点，挖孔桩已经成为岩溶地区一项极为重要的灌注桩形式。

3.3 溶洞处理 接近溶洞顶板时，钻机采用小冲程(80cm以下)冲孔，根据溶洞的具体特点，制定相应的处理措施，并根据现场实际情况及时进行调整。

3.3.1 体积较小的溶洞。若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时，如水头无太大变化，可加大泥浆比重(13g/cm3以上)，按正常成孔方法施工。若为空洞，钻穿后孔内水头突然下降，可采用抛填片石、粘土、袋装水泥混合料等挤密填筑溶洞，直至停止漏浆。

3.3.2 洞体较大的空洞或半填充溶洞。施工前应尽可能充分了解溶洞的发育情况、构造、填充物等，若遇发育明显、有裂隙穿过的空洞时，应将钢护筒埋至风化岩层，以防止覆盖土层的坍塌，并准备好片石、水泥包、粘土包等填塞物。

3.3.3 埋藏较深、地下水丰富的发育溶洞。钻孔中遇到这种溶洞可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。若洞内无填充物或填充物不满时，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆。

3.4 施工要点

3.4.1 钻进要点 冲钻要视岩石硬度情况确定冲程，若岩石强度低，冲程可略低；反之，则冲程可略高。对于岩溶地区地层中的大块石、漂石等，宜采用高锤猛击或高低冲程交替冲击，务必将大石块捣碎挤入孔壁，并通过粘稠的泥浆)和钻渣将孔壁石缝堵严，避免孔壁漏水，防止发生斜孔、坍孔事故。

3.4.2 确定稳定基岩的要点 岩溶地区嵌岩桩设计对基岩厚度有明确要求，这是为了避免桩基处于溶洞顶面，造成意外。为确保桩基位于稳定基岩上，“逐桩钻探”钻探深度必须大于设计桩长。在整个冲进施工过程中，必须严格管理，加强观察，尤其是在最后几米的冲进过程中，一旦发现进尺有异常，必须联系地质设计代表，探明情况方可进行下一步施工。

3.4.3 掌握桩基的施工次序 在一般地区灌注桩施工，尤其是人工挖孔施工中，同排桩往往同时施工，因为这样可以护壁和开挖交替施工，可以充分利用工效，同时可以使水头均匀下降，平衡压力，保障安全。但在岩溶发育区，溶洞往往具有联通性强的特点，这时需要特别注意桩基的施工次序，尽量避免相邻桩基同时施工，以免造成清孔困难，甚至串浆、坍孔。

4 岩溶地区钻孔灌注桩常见事故及处理措施

4.1 卡钻、掉钻 在遇到探头石、落石、岩溶层的溶沟、溶槽或击穿溶洞顶板时，极易发生卡钻，卡钻事故发生的主要原因是击穿溶洞顶板过猛，钻头突然进入溶洞，造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡钻。

遇到卡钻时，应仔细分析原因，不可妄动，以免造成越卡越紧或掉钻事故，当钻头可活动时，可上下提动钻头，并使钻头转动一个角度，反复尝试，有可能提出，或用吊车配合钻机，同时或交替提动，有时能将锤头提出。用小冲锤(以圆钢或钢轨焊接)在桩孔一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头。必要时可试用水下爆破法，震松锤，吊车配合提出钻头。

掉钻的原因主要是大锤的老化破断，或大绳与锤头连接不好，钻孔中应时常检查机具设备防止掉钻。

4.2 漏浆 漏浆是指孔内泥浆突然大量漏失的现象。漏浆产生的主要原因是钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔内压力，孔内水头急剧下降，外部地下水渗透水压过高而产生水压力，引起孔壁坍塌，造成泥浆严重流失。

遇到漏浆时应立即提出钻头，向孔内补浆或补水，保持住孔内浆(水)面高度，如浆面仍不断下降，应及时进行散抛填，将片石、粘土及水泥制成混合物，视漏浆程度反复抛填，每次应达到1-3 m，直到不漏浆为止。当漏浆太快，散填难以达到目的时，应采用集中抛填将粘土袋、袋装水泥、片石等集中在短时间内大量填入。对于溶洞较发育地区，如抛填措施无效时，可采用全护筒跟进方法，并使其长度跟进至岩溶底部岩层。

4.3 钻孔偏斜 由于钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜，或在倾斜的岩面上钻孔、岩质软硬不均时容易造成斜孔和偏孔。

遇到钻孔偏斜时，可采取下列预防补救措施：①在入岩部位、溶洞处理部位要时刻观察钢绳在冲击过程中的摆动情况，校正钢绳与桩孔中心的偏差。②如遇到探头石引起，可用小型钻机对探头石打眼爆破。也可回填片石、卵石，用冲击锤打掉探头后，或将钻架略移向探头石一侧，用冲击锤高锤猛击，斩断探头石。③当发生孔斜时，应立即进行修孔，对于高度小于lm 的斜孔段，用小冲程修孔，在倾斜的岩面上冲击出一个台阶，再采用较大冲程冲击。对于斜孔段高度在1m以时，应采用填石修孔法。

4.4 塌孔 塌孔主要是由于漏浆严重，补水来不及造成的。

常用的处理方法：及时补足泥浆，保持孔内水头高度，同时加粘土、片石混合料，采用小冲程冲孔固壁，防止塌孔扩大；若塌孔扩大，导致地表塌陷时，其处理方法是：小面积塌陷护筒无位移时，应及时回填粘土并用袋装粘土加固护筒后再重钻；若护筒口有较大横向位移并且无法纠偏时，拔出刚护筒，回填塌孔，重新压入护筒在钻。

4.5 断桩 岩溶地区桩基断桩产生的主要原因是由于溶洞相互沟通，灌注时难以测出混凝土数量，水下混凝土流失严重，造成断桩。预防断桩的措施有：①每次灌注时应备足砂石料及水泥，还应有相应的备用机械。②施工过程严密监测混凝土面上升速度，要保证2m 的埋管深度，减少对下部混凝土的扰动。

5 结束语

5.1 岩溶地区钻孔桩施工的难点主要在于地质条件的复杂性和施工中不可预见的因素太多。因此，在前期勘测中要准确掌握溶洞情况。

5.2 根据不同的溶洞发育情况，选择不同的钻机和施工方案。

5.3 溶洞钻孔桩施工的事故频繁发生，对可能发生的问题合理预测和有效控制可以将损失降到最小。

5.4 拥有富有经验、熟练的操作人员以及进行严密的施工组织与管理也是施工成败的关键。

参考文献：

[1]张忠亭等.钻孔灌注桩设计与施工.中国建筑工业出版社.2007.2.

[2]郭纯青等.岩溶多重介质环境与岩溶地下水系统.化学工业出版社.2006.9.