埋地钢质管道直流杂散电流干扰研究综述

随着轨道交通、高压直流输电系统的建设,埋地钢质管道受到越来越多的直流杂散电流干扰,由此引发的安全问题受到政府和企业的重视。本文以直流杂散电流为对象,论述了直流干扰的不同来源以及对埋地钢质管道的腐蚀机理;综述了不同来源的直流杂散电流干扰规律的研究现状;总结了现行标准中的直流杂散电流评价准则,并提出了建议;综述了各种直流杂散电流检测与防护技术,分析了各自技术的适用范围及特点;并且对直流杂散电流干扰规律以及检测防护研究方向进行了展望。     

电磁法在埋地管道磁记忆检测中的应用研究

为提高埋地管道磁记忆检测的准确性,减少外界因素对磁记忆信号的干扰,基于强化磁记忆检测技术,研究电磁法对埋地管道磁记忆的影响。首先,通过管道磁化原理,分析管道磁化强度随外磁场的变化关系;然后,建立电磁法下管道磁感应强度梯度模量的计算模型,并分析电流大小对磁感应强度梯度模量的影响;最后,在某埋地管道磁记忆检测中应用电磁法,并与地磁场下的检测结果进行对比。结果表明:在地磁场下,管道磁化强度的增长率较大;应用电磁法能加强管道的磁化强度,增大缺陷处的磁感应强度梯度模量,起到凸显缺陷处磁记忆信号特征和抑制干扰因素影响的作用,从而提高埋地管道磁记忆检测的灵敏度。     

埋地钢质管道交流杂散电流检测及防护措施

本文介绍了埋地钢质管道交流杂散电流的形成原因及危害,并对其测试方法、干扰程度评价指标、防护措施进行了分析讨论。比较了国内外不同标准对于交流干扰程度的评价指标,对比了交流杂散电流常见接地排流方式的适用条件及优缺点。结合现场检验实例阐述了交流干扰评价中存在的问题,希望管道检测人员以及业主对此引起足够的重视。     

矿井杂散电流的危害及防治技术

简述了矿井杂散电流产生的原因,论述了杂散电流的危害,介绍了防治杂散电流的技术并指出了根治杂散电流的未来方向。     

矿山杂散电流的测定

对我国矿山杂散电流的研究成果进行了总结,阐述了矿山杂散电流的来源和特点,并根据杂散电的特性和杂散电引爆电雷管的原理,确定杂散电流为其测量参数,重点论述了杂散电流的测定原理。     

腐蚀防护综合评价在输油管道检测中的应用

在详细分析埋地钢质管道腐蚀影响因素的基础上,采用层次分析法,确定影响管体腐蚀的外防腐层状况、阴极保护有效性、土壤腐蚀性、杂散电流干扰和排流效果的五个关键因素权重指标,构建科学合理的腐蚀防护系统综合评价体系,预测分析管体腐蚀状况,指导埋地钢质管道开挖坑管体腐蚀检测。本文介绍了一个成功的应用案例,该案例应用腐蚀防护综合评价成果,有效检测出管体腐蚀严重缺陷,说明在开展输油管道完整性检测时,通过层次分析法构建的腐蚀防护系统综合评价体系,有助于检验人员准确分析腐蚀缺陷的严重程度,提高检验的有效性和针对性,并为生产单位提供科学合理的维修计划。     

矿山杂散电流的测定

对我国矿山杂散电流的研究成果进行了总结,阐述了矿山杂散电流的来源和特点,并根据杂散电的特性和杂散电引爆电雷管的原理,确定杂散电流为其测量参数,重点论述了杂散电流的测定原理。     

基于不同漏风源浅埋煤层采空区自燃“三带”分布规律研究*

为解决浅埋自燃煤层采空区因地表及工作面漏风而自燃的难题,以沙坪煤矿1818工作面为例,利用SF6示踪法检测采空区地表漏风通道和风速,利用FLUENT数值模拟分析不同漏风源采空区自燃“三带”分布的特征,并通过现场束管测试结果对比分析浅埋煤层采空区地表漏风对自燃“三带”分布的影响,同时限定工作面最小推进速度,确保工作面的安全生产。研究结果表明:地表漏风风速为0.06～0.30 m/s,漏风通道多且复杂;相比于工作面单一漏风源,有地表漏风存在时,自燃危险性加大;限定工作面最小推进速度为1.24 m/d。因此,多漏风源煤层开采条件下自燃“三带”分布的确定对浅埋藏自燃煤层采空区遗煤自燃预测预报及预防工作具有重要的指导和借鉴意义。     

浅埋深煤层开采的地表生态环境影响预测研究

矿产资源的开发利用为我国国民经济建设做出巨大贡献,但同时也对矿区生态环境造成严重的破坏。本文在总结前人研究的基础上,针对现阶段存在的对浅埋深煤层矿区开采地表生态环境影响研究不够全面等问题,建立了浅埋深煤层开采对地表生态环境影响预测的指标体系,并对指标的合理性进行分析,最后提出一种综合的预测方法,为下一步的实证及仿真研究提供基础,也为相关研究提供参考和借鉴。     

露天矿遗煤区地表CO_2通量变化规律测试分析

探索了通过采空区上部地表CO_2通量变化判定遗煤自燃状态的实验理论及方法,并根据地表和大气间的扩散原理,采用自主研发的土壤气体监测系统,对采空区上覆地表CO_2通量进行了连续测定。研究结果表明:采空区遗煤自燃对其上覆地表CO_2通量变化有较大影响;采空区年限及遗煤氧化自热程度影响地表CO_2通量的大小;自燃带地表CO_2通量明显大于窒息带。地表CO_2通量变化能反映采空区漏风量对遗煤自燃的影响;研究地表CO_2通量变化规律,能够帮助了解采空区遗煤自燃火区的发育方向、范围等相关问题。研究对废弃矿井采空区地表环境评估,废弃矿井采空区遗煤氧化自燃的危险性评估以及浅埋煤层氧化自燃发火进行程度的探测具有重要意义。     

露采高边坡模型初始地应力场快速生成方法研究*

为防止露釆高边坡建模中初始地应力场畸变,采用子模型法和等效应力梯度边界面力法,用等效应力梯度边界面力替代简化部分水平构造应力,施加侧边界条件。以黄山石灰石矿山高边坡为工程实例,建立取至负地形的高边坡整体计算模型和简化子模型,计算对比整体大模型与简化子模型初始地应力场模拟结果。结果表明:整体大模型与简化子模型水平方向和竖直方向应力误差较小,证明此数值模型简化法可行;以工程边界作为简化子模型侧边界,节点和单元简化率约52%,可快速模拟初始地应力场,提高计算效率。研究结果为高边坡整体大模型初始地应力快速生成提供新思路。     

堆载作用下埋地管道应力影响因素及失效荷载研究*

为探究地面堆载导致埋地油气管道失效的事故影响因素,通过对管道在堆载作用下的工程案例进行概化,以X70管道为研究对象,采用有限元软件建立管道在堆载作用下的三维模型,采用理论计算验证模型的可行性,开展管道应力与变形分析,探讨不同的堆载强度、管道埋设深度、下卧层土体杨氏模量、管道内压与堆载偏移距离对管道应力的影响,同时开展多因素耦合研究。研究结果表明:深埋管道会促进附加应力向两端扩散,管道中心部位以外的应力值呈现为深埋＞浅埋;当下卧层杨氏模量大于20 MPa后,管道偏于安全;内压在0~2 MPa时,可以抵消部分堆载对管道的影响,内压大于2 MPa后,管道应力整体增大,此时管道应力由内压主导;得到不同管道埋深与不同下卧层土体杨氏模量耦合工况下X70管道失效时的堆载强度。研究结果可为埋地管道在堆载作用下的安全防护问题提供参考。     

基于采动覆岩三维裂隙场演化规律的地面L型钻井瓦斯抽采技术*

为了解决目前采用的直立型地面钻井抽采范围小、工作面所需钻井数量多及瓦斯流量和浓度偏低的问题,基于屯兰矿12507工作面Ⅱ段工程地质情况,提出地面“L”型钻井提高瓦斯抽采效率的理论和实践研究。通过PFC3D颗粒流离散元数值模拟软件对工作面覆岩采动影响进行模拟,得到采动影响下的覆岩结构、裂隙和孔隙率变化。研究结果表明:屯兰矿12507工作面Ⅱ段的垮落带高度为15.87 m,裂隙带高度为49.46 m,采空区上方15~50 m、沿倾向方向距离采空区边界20~100 m的范围内裂隙较发育,孔隙率高且稳定。在屯兰矿12507工作面Ⅱ段进行工程实践,得到地面“L”型钻井在抽采效率、工作面上隅角瓦斯治理及采空区瓦斯有效利用方面优于普通地面钻井抽采,抽采系统工作149 d瓦斯抽采浓度平均为52.52%,抽采纯量平均为9.48 m3/min,上隅角瓦斯浓度平均为0.21%,降低了矿井瓦斯灾害出现的风险并提高了煤层气的利用。     

黄土深基坑降水诱发的地基附加应力和沉降简化计算

为预测黄土地区深基坑降水导致的地层不均匀沉降,确保坑周建筑物安全,基于弦线模量法、弹性半无限体理论和剪切位移法,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区,综合考虑绕渗区内渗流力在水平方向的分量和桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,推导降水引起地基附加应力和地面沉降的理论计算公式,将理论计算值与工程实际监测数据对比分析...     

深水隔水管系统安全作业窗口分析*

为分析深水隔水管系统在不同环境载荷下钻井平台允许的最大偏移量,确保整个钻井作业顺利完成并提高生产效率,建立隔水管-井口与土壤整体力学分析模型,提出1种以钻井平台向不同方向许可偏移距离确定安全作业窗口的分析方法,并结合实例分析表层海流速度及隔水管系统顶张力对隔水管系统安全作业窗口的影响。结果表明:当表层海流速度增大时,深水隔水管-井口与土壤整体系统安全作业窗口减小,不同模式间作业窗口的间距增大,且沿海流速度方向正常工作区间减小幅度远大于垂直海流速度方向,应尽早准备和启动隔水管系统底部脱离;当海流速度过大导致安全作业区间过小时,可通过提高隔水管系统的顶张力增大安全作业区间。     

水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道危害影响分析

为分析水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道产生的暂态电磁干扰危害,通过EMTP软件建立水平接地极和埋地管道模型,考虑水平接地极与管道间的感性耦合和阻性耦合,采用多元回归分析法讨论土壤电阻率、水平接地极与管道间距、管道埋深、雷电流幅值等因素对管道防腐层感应电压的影响,最后讨论感应电流对管道腐蚀的影响。结果表明:离雷电流注入点越远,管道防腐层感应电流和感应电压幅值越低;感应电压受土壤电阻率、水平接地极与管道水平间距、管道埋深、雷电流幅值等因素影响明显,与土壤电阻率和雷电流幅值呈正相关,与管道埋深和水平接地极与管道水平间距呈负相关;土壤电阻率对管道腐蚀程度影响较大,土壤电阻率越低,管道腐蚀越严重;为保护防腐层和管道安全,水平接地极与管道间需保持一定安全距离。     

基于响应曲面法的有效抽采半径多因素交互影响机制研究*

为探究钻孔有效抽采半径的关键影响因素及各因素间交互作用,构建应力应变-瓦斯吸附解吸耦合渗透率变化模型,采用COMSOL软件进行数值模拟,分析单一因素变化对钻孔有效抽采半径的影响,并通过Design-Expert软件设计响应曲面试验,分析多因素交互作用对钻孔有效抽采半径变化的影响机制,获得有效抽采半径对多因素交互影响的响应曲面模型。研究结果表明:不同因素对钻孔有效抽采半径影响的显著性顺序为:煤层初始渗透率、原始瓦斯压力、抽采时间,煤层初始渗透率和抽采时间与有效抽采半径呈正相关关系,原始瓦斯压力与有效抽采半径呈负相关。1个影响因素的变化会影响其他因素对有效抽采半径的影响,煤层初始渗透率能够放大其他因素对有效抽采半径的影响,而原始瓦斯压力则会降低其他因素对有效抽采半径的影响。     

陆上油气管道受高压直流接地极干扰的腐蚀与防护实例分析

高压直流接地极放电时会对附近的管道产生强烈的电干扰,导致管道腐蚀加速,为了预测高压直流接地极对埋地管道的干扰程度并及时筛选合适腐蚀防护措施,利用数值模拟技术计算高压直流干扰下管道的干扰电位以及管体腐蚀速率,并结合相关标准对干扰水平进行评估。在此基础上,研究“单独管道方采取措施”、“管道方和电力方均采取措施”、“电力接地极更换极址”3种方案下的腐蚀防护效果。研究结果表明:对当前极址来说,需要管道方安装大量措施同时电力方对放电电流进行控制才能达到目标;而高压直流接地极极址土壤电阻率较低的情况下可以大幅降低对附近管道的干扰水平;就本文所列工程案例来说,更换极址是比较经济的方案。     

低温取芯过程热传递方式的数值模拟和实验研究

为了研究热量在低温取芯过程中传递的方式,以型煤为研究对象,使用自制低温取芯模拟装置,通过实验并结合数值模拟,对低温取芯过程热量传递方式进行研究,进而分析煤芯温度的变化规律。研究结果表明:甲烷的存在降低了煤样的热交换速率,使煤芯温度变化滞后于煤样罐壁温度变化;煤体内部温度分布存在差异,煤样中心轴线不同半径处的圆柱面构成变温过程的等温面,在降温过程,热量沿径向由煤样内部向外部传递,升温过程,热量沿径向由外部向内部传递;低温取芯过程热量传递同时存在3种方式:热传导、热对流,煤体表面与罐体内壁表面之间的热辐射,以热传导方式为主。