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维修电工技师论文 《变频器在使用中遇到的问题和故障防范 》 由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰 如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。 安装环境, 电源异常, 雷击、感应雷电, 电源高次谐波 1, 安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。 除上述3点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。
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在交通建设中，隧道占据着十分重要的地位。下面是我整理的关于隧道施工技术论文，希望你能从中得到感悟!
隧道施工技术
摘要： 在交通建设中，隧道占据着十分重要的地位。隧道施工是一件十分复杂的工程，掌握好隧道施工技术，就能够很好的把握住隧道施工的质量，这对于交通工程的安全及质量来说意义重大。
Abstract： In traffic construction， tunnel occupies a very important position. Tunnel construction is a very complex project， master well the quality of tunnel construction technology can have a good grasp of the tunnel construction， which has great significance for the safety and quality of traffic construction.
关键词： 隧道施工;问题;施工;技术;方法
Key words： tunnel construction;problems;construction;technology;method
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1006-4311(2014)14-0098-02
0 引言
随着公路隧道建筑规模的逐渐扩大，两车隧道已经远远不能满足日渐增长的行车需要，三车隧道在实践中得到大规模的运用。但是隧道规模越大技术也相应复杂，因此，与过去一般的公路隧道相比，在设计、施工以及运营管理方面均有质的不同，这就给公路隧道建设者带来挑战。本文就公路隧道施工技术结合自身工作经验进行了探析。
1 我国隧道工程常用施工技术及存在的问题
我国目前主要的施工技术有：深海底抗压建设技术;深层钻爆施工技术;超浅埋、浅埋暗造技术;辅助工程建造技术;盾构法建造技术;开敞式新型挖掘技术;保护环境施工技术;深管道埋藏技术等许多其它新技术。
在施工修建的过程中存在的问题也很多，就目前隧道工程发展而言，其主要问题有：①对土质结构了解不深，致使确定施工方案存有不合理之处，造成出现豆腐渣工程现状;②高原冷冻铁路的质量难以保证，耐用性能较弱;③海底隧道抗压效果达不到实际要求，常出现变形问题;④新技术开发速度较慢，满足不了社会建设的需求，亟待提高;⑤环保隧道技术做的不够到位，造成环境被破坏的现象时有发生;⑥隧道工程建设系统缺乏统一的施工标准要求，常出现施工不科学问题。
2 施工准备期的技术准备
施工环境的勘测 ①我们根据地质钻探资料的审查对围岩进行分类，不难看出在对地质工程特点进行分析的时候，如果对岩层走向、褶曲、断层以及地下水和特殊土等分析有误，对施工就会造成十分严重的影响。②有针对性的对施工现场进行核查，核查的方面主要就是包括：地质、供水、气象、排水、原材料、动力供应、运输条件、弃渣、场地等。对于风化堆积较为严重的洞口及浅埋段等，我们要有健全的方案进行治理或补偿。
施工材料设备和方案的准备 ①要想工地实验室期限达到质监站临时资质审批要求，就需要我们有健全的试验设备、技术人员以及完善的管理制度。当承包商与业主签订合同后，监理工程师就可以根据合同规定的时间，要求承包商按照合同承诺进行各项筹备工作了。②开工前监理工程对两端反外控制点近反复检查。③承包商及时按合同规定的日期上报总体性计划和具体实施计划，这样才能保证监理工程师对工程进行整体调查、分析，然后根据出现的问题与承包商进行讨论、澄清、修改。
3 施工方法
隧道施工方法主要有：全断面法、台阶法、台阶分部法、上(下)导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等六种。
目前，我国隧道施工主要是以新奥法为主的，新奥法施工的精髓就是将围岩作为支护的一部分，共同承受上覆荷载的压力。利用新奥法进行隧道施工，无论在进度上还是质量上以及工程费用上都会存在明显的优越性。然而，随着设计的支护形式和施工工艺存在的差异，在施工过程中要想根据围岩性质及地质变化适时对施工工艺以及支护形式进行调整。我们在进行大跨度隧道施工的时候，主要选择的方法就是：上半断面台阶法，中隔壁法和双侧臂导坑法(眼镜法)等。
4 隧道施工的主要技术分析
软弱破碎围岩段施工技术 针对软弱的围岩可能发生的大变形，采用增大预留变形量和喷射混凝土、锚杆、钢筋网和可缩性的U型钢拱架复合式衬砌手段，采用分部开挖的方法，初期支护及时封闭，喷射混凝土可以分2～3次施工，然后加强监控量测，利用反馈的信息进行施工指导。通过软弱破碎带段富水段时，先治水，采用排堵结合等治理措施。开挖过程中配备有经验的地质工程师24小时轮流值班，及时监控地质变化情况，指导现场施工。
加强监控量测，当初期支护变形异常且无收敛趋势的时候，就是需要我们调整支护参数，必要时可以实施二次衬砌。因此，二次衬砌就是为了增设钢筋和提高混凝土强度的一种措施。
隧道防渗漏、防坍塌技术 ①防渗漏技术。隧道的二次衬砌主要是提高混凝土的抗渗性能，也是避免膨胀的一道工序，主要作用就是防止复合防水板局部因为破裂等原因造成的渗水。因此，我们要根据水量的增加情况，对盲沟布设进行设计，以更佳有利于排水。在进行防水板施工的时候，我们除了要严格检查焊缝焊接情况，还要确保施工缝、变形缝等不渗不漏。②防坍塌技术措施。采用减震爆破，尽量减少对围岩的扰动。开挖成型后及时施作喷砼等初期支护，使围岩尽早达到稳定状态。对围岩自稳能力较差地段，采用超前支护或超前加固前方围岩，坚持先护顶后开挖的原则组织施工。当初期支护变形出现异常现象且无收敛趋势时，采取初期支护加强措施，并提前施做二次衬砌。在二次衬砌中，采取增设钢筋和提高混凝土强度等措施。根据地质勘察资料，岩层与隧道轴线夹角较小，为此，采取减小循环进尺，加强超前支护，加固围岩的措施进行预防。在围岩含水地段先治水：当有渗水流时设置橡胶带盲沟引排：渗水面积较大时橡胶带盲沟可并排设置。当有集中股水流时设置弹簧盲沟引排，将水压力对初期支护的影响降至最小。为了加强对施工过程的控制：开挖过程中配备有经验的地质工程师24小时轮流值班，及时监控地质变化情况，指导现场施工。软弱不稳定围岩地段，主要领导轮流值班，强管理，严要求，及时处理紧急问题。
防排水施工技术 ①施工缝、变形缝防水。施工缝主要是隧道衬砌混凝土在施工时候所产生的冷接造成的，也是防水的薄弱环节，是整个隧道中最容易发生渗漏的地方。因此，我们在对隧道进行衬砌施工处理的时候，要避免因为处理不好而造成隧道的正常使用和行车安全，严重的还会降低结构的强度和耐久性。为了防止衬砌不均匀引起的裂损，我们就需要对沉降缝进行设置，避免因为温度的剧烈变化而导致混凝土收缩引起衬砌开裂。②防水混凝土。隧道二次衬砌混凝土既是外力的承载结构，也是最后一道防水线。而防水混凝土大多数都是通过规定的级进行配比，并掺入少量外加剂，通过调整配合比配置成具有一定抗渗能力的防水混凝土。我国的铁路隧道工程技术指南要求的二次混凝土的抗渗等级不得低于P8。
隧道二衬施工技术 ①钢筋加工及安装。钢筋采用加工专用设备进行加工，主要采用的就是单面焊接形式对钢筋接头进行焊接，焊接的长度一般不得低于10d。钢筋焊接主要就是保证焊缝饱满度，并凿除焊渣。采用自制台车进行安装，安装时应根据设计尺寸及保护层进行施工。②灌注砼。台车就位后，可以采用松木板将端头封牢。砼输送泵管道通过台车上部的天窗接入模内，同时砼输送车将砼倒入输送泵内，由输送泵将砼通过管道压入模内。
5 结束语
在进行隧道施工时，要在安全、有序、优质、高效的指导思想下，努力控制隧道施工质量达到最优化。不断的更新隧道的施工技术，针对各个控制点，有针对性的采取合适的施工技术，确保隧道施工的质量。
参考文献：
[1]陈小雄主编.隧道施工技术[M].北京：人民交通出版社， 2011，6.
[2]王浩楠，隧道施工技术质量控制概述[J].公路施工与管理，2012.
[3]冯旭.雪峰山特长隧道施工管理技术[J].科技创新导报，2009.
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现阶段，我国如何进行瓦斯隧道施工？建筑企业在进行瓦斯隧道施工中，有什么注意事项，基本情况怎么样？以下是中达咨询小编梳理瓦斯隧道施工专业建筑术语相关内容，基本情况如下：小编通过建筑行业百科网站——建筑网建筑知识专栏进行查询，梳理相关资料情况，基本内容如下：瓦斯隧道施工基本情况：瓦斯地层隧道施工论文瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，一般习惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。如果洞内空气中瓦斯浓度已达到爆炸限度与火源接触，就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。所以，在有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利施工。瓦斯隧道施工注意事项：（1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。（2）隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工序简单、面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩暴露面，有利于排除瓦斯。 上下导坑法开挖，因工序多，岩层暴露的总面积多，成洞时间长，洞内各工序交错分散，易使瓦斯分处积滞浓度不匀。采用这种施工方法，要求工序间距离尽量缩短，尽快衬砌封闭瓦斯地段，并保证混凝土的密实性，以防瓦斯溢出。（3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。把空气中的瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度以下的1/5~1/10，将其排出洞外，有瓦斯的坑道，决不允许用自然通风，必须采用机械通风。通风设备必须防止漏风，并配备备用的通风机，一旦原有通风机发生故障时，备用机械能立即供风。保证工作面空气内的瓦斯浓度在允许限度内。当通风机发生故障或停止运转时，洞内工作人员应撤离到新鲜空气地区，直至通风恢复正常，才准许进入工作面继续工作。（4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下：①洞内总回风风流中小于。②从其他工作面进来的风流中小于0. 5%。③掘进工作面2%以下。④工作面装药爆破前1%以下。如瓦斯浓度超过上述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。（5）开挖工作面风流中和电动机附近20m以内风流中瓦斯浓度达到时，必须停工、停机，撤出人员，切断电源，进行处理。 开挖工作面内，局部积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内，必须停止工作，切断电源，进行处理。 因瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气设备，都必须在瓦斯浓度降到1%以下时，方可开动机器。（6）瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积聚。由于停电或检修，使主要通风机停止运转，必须有恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复正常通风后，所有受到停风影响的地段，必须经过监测人员检查，确认无危险后方可恢复工作。所有安装电动机和开关地点的20m范围内，必须检查瓦斯，符合规定后才可启动机器。局部通风机停止运转，在恢复通风前，亦必须检查瓦斯，符合规定方可开动局部风机，恢复正常通风。（7）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。在开挖前沿掌子面拱部、边墙、底部轮廓线轴向辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的帷幕。特别对煤层垂直方向和断层地带进行阻截注浆，其效果会更佳。 开挖后要及时进行喷锚支护，并保证其厚度，以免漏气和防止围岩的失稳。更多关于标书代写制作，提升中标率，点击底部客服免费咨询。
深埋隧道工程的灾害地质问题论文
摘要 ：在进行深埋隧道工程施工过程中，由于洞程较长，洞深埋设较大，地质条件较复杂，在施工时，如果处理措施不当会出现高地温、岩爆、高压涌水等问题。鉴于此，以实际工程为例，对深埋隧道工程主要存在的灾害地质问题进行了分析和探讨，保证了施工的顺利进行，以期为类似工程提供参考与借鉴。
关键词 ：深埋隧道工程；灾害地质；高压涌水
1工程概况
太行山高速公路邯郸东坡隧道位于武安市岭底村南、七水岭村东、涉县东坡村东北处。隧道为分离式特长隧道，隧道工程总施工长度为3134m。左幅为ZK38+624~ZK41+740，长3116；右幅为K38+642~K41+776。最大埋深为176m。本文以此工程为例，对深埋隧道工程主要灾害地质问题进行分析和探讨。
2深埋隧道中的高地温难题
深埋地下隧道的工程中，地质问题是需要进行探索和研究的关键领域，最先要通过预测天然地温，一旦地温超过30℃一般将其称之为高地温。高地温不仅会恶化深埋隧道作业的环境，还会严重降低工人的劳动生产率，甚至会对现场施工人员的生命造成极大危害。此外，对深埋隧道施工材料选取的难度也相应增加[1]。然而，地温值是随着地下工程埋深在不断变化的，但地下工程的最大埋深和地温值的增加关系不是呈线性的，因为造成这种深埋隧道中的高地温问题的原因主要是地下水活动以及近期岩浆活动中放射性生热元素含量较高等。
3深埋隧道与岩爆的高地应力问题
在深埋地下隧道的工程中，其中一个突出的地质难题就是岩爆问题。地下隧道工程埋得越深，其地应力就会越高。深埋隧道工程和近地表工程的不同之处除了具有较高的水平构造应力外，最主要取决于围岩出现的高地应力。它不仅在硐侧壁引起高压应力，还导致硐顶部出现高拉应力，这样会导致硐室围岩不稳定，埋下隐患。由于高地应力的存在，一些黏性土含量较高，而硬岩含量较低的围岩就会产生被塑性挤出的可能。高地应力不断释放，地下隧洞就会发生变形，往往会出现隧洞短时间内突然变小的异常现象。就好比从掌子面距离正洞30m开始，洞身变形的长度有40m，起初的支架保护结构破坏就会非常严重，通过测量计算，隧洞拱顶的下沉在10~20cm之间，隧洞的拱脚和边墙也出现不同程度的挤压和移位，甚至还有混凝土开裂的情况[2]。这时就需设计一套科学有效、刚柔结合、综合治理的施工方案。为克制高地应力，考虑使用约1万根超长锚杆，要求总长超过11×104m，把地下隧洞中的断面改成环形成拱，做到先柔后刚、先放后抗的设计要求。岩爆受影响的原因有地震爆破，也有相邻岩爆或机械等外因动力的振动，但其中影响岩爆的最基本原因是岩石的结构特征。经过大量的数据分析发现，岩石颗粒排列呈定向排列还是随机排列，岩石是胶结连接还是结晶连接，是钙质胶结还是硅质胶结，这最终关系着岩爆烈度的强弱。例如：（1）随机排列的花岗岩、闪长岩等岩石的岩爆烈度，会比片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩等具有定向排列的围岩颗粒更强一些；（2）结晶连接的深层岩浆岩石中的岩爆烈度比胶结连接的沉积岩强；（3）具有硅质胶结岩石的天生桥二级水电站引水隧洞比关村坝的隧道中钙质胶结岩石的爆烈度强。
4深埋隧道中的高压涌水难题
深埋地下隧道的施工过程中，除了高地温以外，涌水问题也成为隧道运营中亟待解决的又一难题。由于地质条件复杂，隧道通过的地段会挖掘出很多水流量大的地质单元，一般就会出现涌水量大或水头压力高的情况。地下水水压在深部岩体中极高时，就会导致岩体水力劈裂。这就说明在高水头压力的作用下，在岩体的突水点附近，岩体断续裂隙、裂缝是朝着某个方向的，受网状交织的构造裂隙影响，经过融合后发生扩展的裂隙、空隙最终张裂开来。随着隧道深部岩体涌水量越来越大，地下水水压越来越高，会导致深埋隧道工程围岩水力劈裂。一旦出现水力劈裂的情况，就会迅速连通裂隙，空隙的张裂程度就会越来越大，涌水的渗透力会越来越强。再加上动水压力的影响，裂隙会再扩展，而使在裂隙面上的充填物发生剪切变形和位移。不论是在深埋隧道工程中还是在浅埋隧道中，容易发生的地质灾害主要表现为断层破碎带，岩体不整合接触面和结构不利组合段造成的塌方、地震，还有瓦斯爆炸、有害气体以及溶岩塌陷、泥屑流等[3]。其中，瓦斯爆炸主要指甲烷CH4在相对封闭的煤系构造地层中，由冲击波的产生、剧烈的氧化作用而导致的爆破，其灾害性极强。
5基岩裂隙水
基岩裂隙水的含义
只有储存在坚硬岩石裂隙中的非可溶性地下水，才被统一归纳在基岩裂隙水的`传统范畴中，根据含水介质的基础特征，可以将地下水分为空隙、裂隙、岩溶3种，但并非在地下水、岩石以及岩石中的空隙这3者之中产生对应关系。贮水空隙系统具有双重空隙介质，在地下水勘探中，关于贮水空隙类型还探索到了新的领域。基岩裂隙水主要存在于受符合地质构造条件的属坚硬或半坚硬的岩石所控制的以裂隙为主的贮水空间，是具有运动、富集规律的地下水。不管是溶蚀裂隙地下水在可溶性岩石中的部分，还是孔隙裂隙水中的半坚硬岩石，都属于基岩裂隙水，而它与其他类型地下水的基本区别，关键在于是不是受地质构造因素的严格控制。岩石含水的裂隙有成岩裂、构造裂和风化裂，主要是依照它的成因来划分的。如果非要与风化裂隙水和成岩裂隙水作比较，那么水源集中、水量较大的必定是构造裂隙。
基岩裂隙水的特点
由于主控因素作用，不同的蓄水构造中分布、富集基岩裂隙水的基本规律和决定主控的因素也基本相同，具有独特的分布和运动规律。我国基岩裂隙水富集的基本特色理论就是蓄水构造系统，其主要特点如下。（1）基岩裂隙水具有复杂多样的埋藏和分布形态。将储存、运移基岩裂隙水的空间和通道，叫做岩石裂隙。基岩裂隙的大小和基岩裂隙的形状，以及控制埋藏和分布裂隙发育带的产状，都是受地质构造、地层岩性、地貌条件等影响的。埋藏、分布不均匀的基岩裂隙水，大多具有不规则的含水层、多种多样形态、分布呈带状的特点[4]。比如用脆性和塑性这两种地层做比较，会产生较强的赋水性。若裂隙发育在褶皱构造中，像褶皱轴、转折、背斜倾伏等处，富水段的形成就会比较容易，而压性断裂破碎带中的赋水性是比较差的。（2）复杂的基岩裂隙水中，由于储存空间中不均匀的介质，埋深程度不同的同一含水层，其地下水的运动状态也各有不同。对于岩石中所要形成和分布的空隙，最基础的因素是地质构造，主要表现在：岩石裂隙的发育和裂隙水的储存都是受地质构造和地层岩性所影响，其中，基岩裂隙水的运动规律也被地质构造所牵制。由于地下水面的不同，即便是在基岩相同的裂缝水中，也是有时而出现无压水，时而出现承压水的情况[5]。层流、管道流、紊流、明渠流水是在岩石裂隙、溶洞的特殊形态作用下形成水运动的不同状态，因此，基岩裂隙水的不均一性以及强烈的方向感，是导致裂隙岩体的透水复杂多样、不具有规律性的根本原因。
6结论
在深埋地下隧道的工程中，比较突出的几大地质难题包括高地应力及岩爆问题、高压涌水突水问题、高地温问题等。此外，还有像地震震害、瓦斯有害气体爆炸以及涌水突泥、围岩塌方、岩溶塌陷、泥屑流等。于是，在这个复杂的、系统的深埋隧道工程中，关于灾害地质的研究，对隧道工程能否顺利开展是关键的一步，在隧道工程施工前应按照隧道工程的各方面具体情况，采取有效、有针对性的防御措施。
参考文献：
[1]重庆交通科研设计院.公路隧道设计规范：JTGD70—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.
[2]上海市隧道工程轨道交通设计研究院，清华大学.隧道工程防水技术规范：CECS370—2014[S].北京：中国计划出版社，2014
[3]孙赤.锦屏二级深埋隧道大理岩段突水破坏机理研究[D].成都：成都理工大学，2014.
[4]王洪新.土压平衡盾构刀盘开口率选型及其对地层适应性研究[J].土木工程学报，2010（3）：88-92．
[5]武力，屈福政，孙伟，等.基于离散元的土压平衡盾构密封舱压力分析[J].岩土工程学报，2010，32（1）：18-23．
关于“以风定产”的探讨论文
【摘要】“先抽后采、监测监控、以风定产” 是对防止瓦斯事故有重要意义的十二字方针。本论文对以风定产的定义及其在瓦斯治理方面的作用进行了阐述。
【关键词】以风定产；瓦斯治理
以风定产
“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针，是国家安全监察局于2002年在瓦斯治理现场会上提出的，对指导煤矿安全生产，特别是防止瓦斯事故有重要意义。其中“先抽后采、监测监控、以风定产”它们是紧密相连、相辅相成的整体，而且“以风定产”是基础。
一、以风定产在瓦斯治理方面的阐述
1、以风定产是瓦斯治理关键环节的准确把握
以风定产就是保证井下供风点风量和风速能够将瓦斯稀释到规定浓度，满足生产要求。以风定产是防治瓦斯最基本的手段，是防止瓦斯积聚的先决条件，坚持以风定产必然从根本上杜绝无风和微风作业，杜绝瓦斯事故发生。
2、坚持以风定产是煤矿瓦斯事故血的教训
瓦斯事故是煤矿井下生产过程中威胁最大、破坏力最强、危害最严重、政治影响最恶劣的事故。分析近年来发生的瓦斯爆炸事故，尽管有这样那样的原因，但共性都是由于没有抓住以风定产这一重要环节而造成的，究其原因有以下三方面原因：
（1）没有将以风定产落实在瓦斯治理全过程。表现在通风系统缺乏稳定性，该构筑密闭的地方不构筑密闭，该使用风桥的地方不建风桥，该分区通风的做不到分区通风，该核定通风能力的不核定。这样就造成事故地点风量不足，风流无法控制，风量无法保证，而生产照常进行，导致瓦斯爆炸事故发生。
（2）脱离以风定产，以瓦斯监测、检查来代替通风管理。瓦斯监测反映的只是井下某点的瓦斯情况，不能反映全系统情况。而瓦斯检查在时间上无法实现连续性，在空间上不能实现全方位，还受到瓦检员责任心、技术水平和管理制度落实等诸多主观因素的影响。同时瓦斯在井下积聚还受井下巷道自然条件和瓦斯分布不均匀等因素影响。有些高冒顶区、无风区等地点的瓦斯浓度，人员无法检查到。显然以瓦斯检查来杜绝瓦斯事故是不可靠的`，也是不现实的。
（3）对以风定产的内涵认识不够。主要表现在一些煤矿管理者对以风定产缺乏科学全面的认识，错误地认为以风定产就是有多少风量限定多少产量，而不知道以风定产包含了矿井通风管理的全部内容。导致有的煤矿井下局部通风机随意停开、一台局部通风机多头送风、风筒管理差。对通风设施维护不重视，对工作面超通风能力生产不闻不问等。
二、以风定产的要点
（1）“已风定产”方针的提出和实施，主要处于安全生产严峻形势需要，是以人为本、关爱生命的要求。
（2）《煤矿安全规程》规定矿井每年安排采掘作业计划时必须核定矿井生产和通风能力，必须按实际供风量核定矿井产量。在矿井总进风量比小于100%时，必须降低矿井产量或进行通风系统的改造与调整，在矿井通风能力核定后允许的范围内组织生产，严禁超通风能力生产。
（3）采区、采煤工作面必须实行独立通风。在安排采区、采煤工作面的生产时，必须按规定进行风量计算，并按实际供风量确定采区、采煤工作面的产量。严禁在采区，采煤工作面风量不足的情况下安排生产。
（4）新水平新采区投产之前，必须进行通风系统调整，必须按规定进行风量计算，并按实际风量安排生产，在通风系统不合理，不稳定或风量不足的情况下，严禁开采。
（5）井下出现风速超限、瓦斯积聚、不合理串联风时，等同超通风能力生产。超通风能力的矿井、采区、工作面，必须立即减少产量，重新调整生产布局及通风系统，把产量降到核定通风能力范围内。
【参考文献】
[2]张国枢.痛风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版，2011.
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【摘 要】本文基于煤层瓦斯赋存、煤岩体渗透性、煤的力学性三个因素，系统分析了近煤层岩巷的突出危险性，为研究近煤层岩巷掘进瓦斯防治技术奠定基础。【关键词】近煤层岩巷；煤与瓦斯突出；新桥煤矿 1 煤岩体渗透性的影响因素 煤体透气性不仅和煤体本身结构有关(包括煤的孔隙结构、裂隙以及层理等)，而且还和煤体所受的地应力、瓦斯压力有关。林柏泉[4]等在应力状态为二维，仅有侧压的条件下，用小煤样实验获得了围压与孔隙压（瓦斯）对渗透性的影响关系。认为孔隙压力变化不大时，在加载过程中，煤体的渗透率与载荷间的关系服从指数方程。 采掘工程引起的地应力变化能使煤层透气系数发生很大变化。集中应力带内，煤层透气系数可降低50%，甚至更多；而在卸压带内可增大数倍甚至数千倍。卸压作用可增大煤层透气系数、加速煤层中瓦斯流动。 2 含瓦斯煤的力学性质 含瓦斯煤是一种很复杂的力学介质。实验表明：在瓦斯压力不高的情况下，弹性模量与瓦斯压力的关系可用下式表达[5]： （1） 式中： ——弹性模量，MPa； ——瓦斯压力，MPa； ， ——实验回归系数。 加速煤体的失稳破坏。此时，若有外界其它条件策动，极易造成突出事故。 3 近煤层岩巷掘进突出危险性分析 近煤层岩巷掘进发生突出的条件 煤与瓦斯突出是由瓦斯、地应力和煤的物理力学性质等多因素综合作用的结果。近煤层岩巷突出的发生一般需要一定条件。 突出区域大量瓦斯的积聚，且由于周围煤岩体透气性较小，使积聚的瓦斯无处泄露，形成高的瓦斯压力（临界值 MPa）和瓦斯含量（临界值8 m3/t）； 高的瓦斯压力、集中应力等对周围煤、岩体应产生有效应力作用。在瓦斯治理过程中，集中应力区是防突的重点，而煤层集中应力区是防突工作的重中之重。煤层在巷道下方时，掘进工作前方煤层集中应力区在5～20 m之间；两侧6～12 m范围为煤层集中应力区，且煤层距巷道底板（法距） 7 m时，应力集中系数较小，基本等于原岩应力，应力峰值均处在煤层距巷道底板 5 m时从集中应力区向原始应力区变化的边缘。说明煤层煤层距巷道底板 5 m时突出危险性较大。煤层在巷道上方时，掘进工作前方煤层集中应力区在3～25 m之间；两侧6～12 m范围为煤层集中应力区，且应力峰值出现在掘进工作面前方6～8 m范围，且应力集中系数比煤层在巷道下方时高，煤层距巷道顶板7 m时，其应力集中系数>(煤层距巷道底板7 m)；煤层距巷道顶板 7 m时，其应力峰值处在煤层距巷道顶板 5m时集中应力区的中间区域。说明煤层距巷道顶板 6m时突出危险性较大。巷道长距离穿煤时，煤巷掘进工作面前方2～15 m为煤层集中应力区，煤岩巷掘进工作面前方3～15m为煤层集中应力区，煤巷、煤岩巷掘进工作面两侧6～12 m为煤层应力集中区，巷道长距离穿煤时，集中应力区距工作面较近，易发生突出。说明掘进工作面前方2～15 m突出危险性较大。 采动、放炮等因素使掘进工作面周围煤岩体发生破坏，煤岩体物理力学性质发生变化，强度降低，抵抗突出的能力减弱，工作面前方突出危险性增大。 新桥煤矿近煤层岩巷突出危险性分析 贵州省六盘水市新桥煤矿设计生产能力30万t/a，该矿共有5层煤可以开采，煤层间距均较小。只有5与7号煤层间距较大，5#与7#的间距为12 m，开采方案设计一采区布置采区轨道下山、采区运输下山、采区回风下山，3条下山均布置在距离5#煤层底板5 m的岩巷中。 经实测新桥煤矿5#煤的绝对瓦斯压力为，C8煤层瓦斯含量为 m3/t，瓦斯放散初速度为34mmHg，C8煤层钻屑解吸指标△h2最大值为360 Pa，K1最大值为 mL/(）；C8煤综合指标D值为，K值为；新桥煤矿C8煤层（地质破坏带）煤体破坏类型属于Ⅲ～Ⅳ类，C8煤层正常区域的破坏类型为Ⅱ类；在打钻过程中曾出现卡钻、顶钻、抱钻、喷孔等瓦斯动力现象。3条大巷实际距煤层法距均 5m。综上所述：3条下山近煤层岩巷掘进具有突出危险性。 新桥煤矿近煤层岩巷防治煤与瓦斯突出措施 新桥煤矿由于地质勘探不足，对矿井小的构造调查部清楚。因此,主要从地质前探和瓦斯抽放两个方面防治近煤层岩巷的煤与瓦斯突出事故。 在掘进过程中，严格执行地质前探工作。前探钻孔共设计4个钻孔，分别位于巷道的顶底板和两侧，分别于巷道法线成10°夹角，钻孔设计深度90 m，控制巷道法线外15 m。在前探中掌握巷道上下5#、7#煤层的变化情况，同时掌握是否在巷道两侧存在煤层地质构造带。 新桥煤矿采用在下山的帮上布置钻场对掘进前方进行瓦斯抽放，采用聚氨酯进行封孔。当前方瓦斯压力下降到 Mpa或瓦斯含量下降到8 m3/t时方可掘进。在掘进过程中保证超前距离为20 m。 4 结论 基于煤层瓦斯赋存及含瓦斯的煤的力学性质等理论，根据综合作用假说，结合近煤层岩巷特点，总结了近煤层岩巷发生突出的条件，煤层距巷道底板 5m时突出危险性较大；煤层距巷道顶板 6m时突出危险性较大；巷道长距离穿煤时，掘进工作面前方2～15m突出危险性较大。 在开采煤层群时，不能避免将开拓巷道布置在近煤层的岩石中时，在掘进过程中必须做好地质前探工作和瓦斯防治工作，防治误穿煤层或因煤层瓦斯应力集中造成煤与瓦斯突出事故。 参考文献 [1]周世宁, 林柏泉．煤层瓦斯赋存与流动理论[M]．北京：煤炭工业出版社，1996． [2][苏]霍多特 B B. 煤与瓦斯突出 [M]. 宋士钊, 王佑安译. 北京: 中国工业出版社, 1966.
胡千庭
（煤炭科学研究总院重庆分院 重庆 400037）
摘要 预防煤矿瓦斯灾害是世界各采煤国家关注的焦点，论文简要介绍了包括瓦斯灾害易发区域的预测技术、高效瓦斯抽采及抽采效果评价技术、瓦斯灾害监测预警技术等区域性的以建立本质安全矿井为目的的综合技术的应用、研究现状及进展情况。
关键词 煤矿瓦斯灾害 预测技术 抽采技术 监测预警技术
Research on New Prevention Technology for Disaster of Coal Gas
Hu Qianting
（Chongqing Branch of Research Institute of Coal Science，Chongqing 400037）
Abstract：It is a universal focus of the world's coal mining countries to prevent disaster of coal article briefly introduced the study status，progress and applications of several comprehensive technologies including forecast technology for regions prone to gas disaster，assessment technology for effective extraction of gas and extraction effects，technology of monitoring and early-warning for gas disaster，aiming to construction of essential safe coalmines.
Keywords：disaster of coal gas；forecast technology；extraction technique；monitoring and early-warning technologies
预防煤矿瓦斯灾害是世界各采煤国家关注的焦点，尤其在我国，瓦斯灾害已成为煤矿群死群伤的头号杀手。2005年，一次死亡10入以上的特大煤矿事故中，瓦斯事故占，新中国成立以来发生22起一次死亡100入以上的煤矿事故中，瓦斯煤尘爆炸事故为20起。
预防煤矿瓦斯灾害技术的研究已经从局部性短兵相接的单项技术向区域性的以建立本质安全矿井为目的的综合技术发展，包括瓦斯灾害易发区域的预测技术、高效瓦斯抽采及抽采效果评价技术、瓦斯灾害监测预警技术等。本文对这些技术的研究作一简要介绍。
1 瓦斯灾害易发区域预测技术
瓦斯灾害与地质构造有密切关系，地质构造复杂的区域通常属于瓦斯灾害易发区域。此外，瓦斯灾害易发区通常赋存着较高的瓦斯含量，因此，预测高瓦斯含量区域也是预测瓦斯灾害易发区的有效手段。
地质雷达超前探测地质构造技术
地质雷达是一种确定地下介质分布的定向高频电磁波反射定位技术。在岩土工程和建筑工程等领域得到广泛应用。煤炭科学研究总院重庆分院通过多年努力，最新研制出适合煤矿环境使用的本质安全型地质雷达，能够超前探测采掘工作面20～30m深处煤岩内的隐伏小型构造等地质异常体，通过在西山、淮南、松藻等矿区的试验，取得了好的效果。2004年12月12日，在西山杜儿坪矿68214尾巷进行了煤层陷落柱探测试验，发现在煤层中由浅到深雷达波逐渐衰减，而在有陷落柱的地方雷达回波出现强反射，同相轴基本形成一段弧形曲线，明显反映了陷落柱和煤层的分界面和陷落柱的大小范围（见图1）。
图1 杜尔平陷落柱探测结果
在西曲矿22502 工作面副巷探测2＃～4＃煤层位置和厚度：探测结果（图2）表明，2＃煤层的底板和4＃煤层的顶、底板位置反映均较清楚，4＃煤层在所测范围内基本稳定，受断层影响局部有起伏，所测4＃煤层平均厚度为。
图2 西曲矿煤层厚度探测结果
在西曲矿28210工作面副巷磺头超前探测采空区边界：沿磺头表面向前方作水平扫描，参见图3，可见约在前方30m处有一强反射界面，推测为含水异常区。
图3 西曲矿采空区边界探测结果
P-S 波长距离构造探测技术
P-S波长距离超前构造探测技术主要检测地震波中反射回来的P 波和S波，用来分析预报地质构造，能方便快捷预报采掘工作面100～150m深处煤岩内的地质异常情况。
试验分别于2005年7月9～10日和9月21日在潞安常村矿S3-5 皮顺巷、王庄矿740回风巷和王庄矿630皮带巷进行了三次探测试验。
图4 常村矿陷落柱探测结果
常村矿S3-5皮顺巷探测（图4）结果为：大约～处反射面较多，岩体破碎，可能为陷落柱影响区。该巷掘至距S3回风下山南帮55m处揭露一陷落柱。
王庄矿740回风巷探测（图5）结果为：在掘进面前方、掘进面前方处都存在反射界面，在70～120m 范围内还存在一些次生的反射界面。实际揭露发现掘进头前55m处发育F237断层，断层性质为正断层，走向132°，倾向222°，倾角80°，断层落差。
图5 王庄矿断层探测结果
煤层瓦斯含量直接测定技术
瓦斯含量Q是指单位质量的煤在20℃和一个大气压条件下所含有的瓦斯量，它由可解吸瓦斯含量和残存瓦斯含量组成，单位为m3/t，其表达基准为原煤基。可解吸瓦斯含量Qm的值等于瓦斯损失量 Q1、煤样瓦斯解吸量 Q2、煤样粉碎后的瓦斯解吸量 Q3三者之和。
通过向煤层施工取心钻孔，将煤心从煤层深部取出，及时放入煤样筒中密封，记录取心器切割煤心到密封前的时间；然后在井下测量煤样筒中煤心的瓦斯解吸速度及解吸量，根据解吸速度和损失时间推算瓦斯损失量Q1；把煤样筒带到实验室然后测量从煤样筒中释放出的瓦斯量，与井下测量的瓦斯解吸量一起计算煤心瓦斯解吸量Q2；将煤样筒中的煤样装入密封的粉碎系统加以粉碎，测量在粉碎过程及粉碎后一段时间所解吸出的瓦斯量（常压下），并以此计算粉碎瓦斯解吸量Q3；瓦斯损失量、煤心瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和就是可解吸瓦斯含量，即 Qm=Q1+Q2+Q3。然后测定煤样质量，并测定煤层残余瓦斯含量，最终求出煤层瓦斯含量。
测试系统由煤样筒、容量法测量系统、气体成分测定系统、煤样粉碎系统和钻孔取样系统等组成，见图6。利用这种方法在淮南矿业集团进行试验，并与钻屑法测定可解吸瓦斯含量进行对比，试验结果见表1。由表1 可知，取心法测定的可解吸瓦斯量精度更高。同时与巷道掘进过程中的瓦斯涌出量进行对比（见图7），显然趋势基本一致。
图6 瓦斯含量直接法测定系统
利用这种方法能够实现大面积大量测定煤层瓦斯含量资料，了解各区域的煤层瓦斯含量分布状态，以此为基础便可有效预测瓦斯灾害易发区。目前试验取样钻孔深度达到50m，随着进一步改进和扩大试验，预计能够满足煤矿生产的实际需要。
图7 瓦斯含量测定结果对比
表1 钻屑法测定与取心法测定瓦斯解吸量试验结果对比
2 高效瓦斯抽采技术
地面钻孔抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯
瓦斯抽采是预防瓦斯灾害最根本的手段，借鉴国内外一些成功的经验，结合淮南矿区的实际情况，我们对煤矿区地面钻井抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯技术进行了试验研究。
图8是地面钻井抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯的钻孔结构图，抽采采动卸压煤层内的瓦斯时，钻孔应进入卸压煤层内。在淮南矿业集团谢桥和张北矿采空区瓦斯抽采的试验结果表明，钻孔应布置在距离回风巷30m 以内，钻孔间距在200～300m之间。图9是谢桥矿抽采效果图，表2总结了淮南矿区地面钻孔抽采采空区瓦斯的流量和浓度。潘一矿的地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为5～15m3/min，浓度为60%～85%。张北矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为10～25m3/min，浓度为60%～80%。谢桥矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为10～20m3/min，浓度为60%～90%。谢一矿的一个地面钻孔抽放采空区瓦斯量为4～5m3/min，浓度为50%。
表2 淮南矿区地面钻孔抽放瓦斯流量和浓度
图8 地面钻孔抽采采空区瓦斯钻孔结构图
图9 谢桥矿地面钻孔抽采采空区瓦斯效果
通过以上对淮南矿区地面钻孔抽放采空区瓦斯实施效果的归纳，可以看出：通常情况下，这些钻孔在正常工作期间，瓦斯抽放量和瓦斯浓度均较高，平均流量为15m3/min，平均瓦斯浓度为80%，抽放效果较好。当工作面推过钻孔40～100m时，钻孔瓦斯流量和浓度都增到最大值（见图10）。
图10 潘一矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量和浓度
井下顺煤层枝状长钻孔预抽煤层瓦斯技术
在山西大宁矿，引进澳大利亚生产的VLD-1000定向千米钻机，采用导向和纠偏装置调整钻进方向，并根据煤层强度确定排渣方式和参数。VLD定向钻机从2003年4月开始在大宁矿调试、运行，到2004年4月末的一个整年，总共钻进进尺为78484m，创下了单台VLD定向钻机在井下定向钻进的世界纪录。到2004年9月底，VLD钻机已经完成了定向钻孔160个，总进尺达到了112716m，最长的钻孔达到了1005m，有20个钻孔的长度在800m以上，钻孔布置如图11所示。
图11 大宁矿顺煤层枝状长钻孔
对不同深度钻孔的抽采效果进行了现场试验和考察，将钻孔按深度分为 800m、600m、400m组。不同深度千米钻机枝状长钻孔抽采效果如表3所示。由此可以看出，钻孔深度为800m组的钻孔总钻进长度是钻孔深度400m组的153%，其抽采第1年、第2年及800 d的总累计抽采量是钻孔深度400m组的133%～139%；钻孔深度为600m组的钻孔总钻进长度是钻孔深度400m组的145%，其抽采第1年、第2年及800 d的总累计抽采量是钻孔深度400m组的106%～121%。随着钻孔深度的增加，钻孔的累计抽采总量也相应增加，说明增加钻孔长度对提高抽采效果是可行的。在煤矿井下实施千米钻孔后，既可大幅度减少抽采巷道工程量，并能实现大面积预抽。
钻孔在第2年末的总累计抽采量与第1年末相比增加了14%～28%，而在800 d时的总累计抽采量与第2年末的相比仅增加了1%左右。由此可得出，钻孔的合理抽采时间以1～2年为宜。
大宁矿首采面长500m、宽320m，于2003年开始实施千米钻机枝状长钻孔，钻孔间距15m左右（共计 12个孔、34个水平分支），钻孔深度为 500m左右，钻进总进尺11000m，抽采时间为年。经考察单孔平均总抽采量为。首采面的煤层气含量为14m3/min，由此计算首采面的预抽率为 ；2005年矿井煤层气涌出量为，其中抽采量为130m3/min，矿井煤层气抽采率为。
表3 不同深度千米钻机枝状长钻孔抽采效果分析表
3 瓦斯灾害监测技术
瓦斯灾害监测是及时发现瓦斯灾害隐患的关键手段，主要包括传感器技术和监控网络系统两部分。
红外瓦斯传感器技术
红外瓦斯传感器主要是利用瓦斯气体对某一特定波长红外光吸收性能与瓦斯浓度之间存在一确定关系，通过测定特定波长红外光被吸收的程度反映瓦斯浓度值的原理进行工作，见图12。
图12 红外瓦斯传感元件
对研制的红外传感器进行的测试结果为：瓦斯浓度为0～5%之间时，最大绝对误差为，最大线性度偏离 ，平均响应时间，0～40℃温度变化时显示误差为±，为期10d稳定性试验零点漂移最大为，在淮北桃园矿试验近7个月未进行调校，误差仍然控制在要求范围之内，显然具有较好的性能。目前已开发出测量范围为0～10%和0～40%CH4的红外瓦斯传感器。
宽带监控系统
KJ90分布式网络化煤矿综合监控系统主干传输平台即采用了基于I P的工业以太网通信技术，将地面以太网技术直接延伸至煤矿井下环境，为矿井构筑了先进、可靠、标准、高速、宽带、双向的综合信息传输平台，使得矿山安全和综合自动化系统的各种监控设备、自动化过程控制设备、语音通讯设备、图像监控设备等都以IP方式接入。并与煤矿企业的Internet/Intranet整体架构实现无缝连接，如图13。
图13 宽带监控系统功能结构图
4 瓦斯灾害预警技术
瓦斯灾害的有效预防与矿井管理水平密切相关。然而，瓦斯灾害的发生具有许多相关影响因素，且这些因素都是动态变化的，单纯靠入来掌握所有相关因素的变化以及可能导致的结果是非常困难的。为此，我们开展了瓦斯灾害预警技术的研究，通过建立大量的信息数据库，并通过监控系统监测各相关影响因素的变化，利用试验研究得到的相关模型，实现对瓦斯灾害预警，并提出合理的消除瓦斯灾害隐患的建议，利用技术提升矿井安全生产的管理和决策水平。
预警系统基于ARC Infor 三维地理信息系统平台进行开发，使过程和结果具有直观性。目前，瓦斯灾害预警系统主要具备的功能有：①瓦斯赋存分析及预测；②区域煤与瓦斯突出危险性预测；③采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测；④瓦斯浓度变化实时监控与预测；⑤瓦斯爆炸危险性预测；⑥系统管理、矿图维护与输入输出等功能模块。而且随着研究的深入，不断增加功能，自学习修正模型等。图14是该系统软件的一个界面。
瓦斯地质及瓦斯赋存分析与预测
瓦斯地质及瓦斯赋存分析及预测主要是以绘制瓦斯压力等值线、瓦斯含量等值线、地质构造对煤与瓦斯突出的影响等为目标，研究基于地理信息（GIS）技术的瓦斯地质赋存状况预测方法及软件计算程序。在本系统中，主要研究开发了地质构造的维护、查询，地质单元的划分与智能识别，地质单元的瓦斯压力等值线绘制、瓦斯含量等值线绘制、等值线分布范围查询及分布图查询等功能。
图14 瓦斯压力等值线输出结果
区域煤与瓦斯突出危险性预测
区域煤与瓦斯突出危险性预测主要以绘制突出危险区域分布图为目标，其预测基础是煤矿实际测定的瓦斯压力和瓦斯含量等基本参数、地质构造、动力现象等。区域预测的方法包括瓦斯地质法、综合指标法、钻孔动力现象判断法和其他现象的综合判断法，区域预测的结果就是各个专业模块计算结果的并集。区域预测结果分为突出威胁区、突出危险区和严重突出危险区三级，结果图可以进行交互查询、打印和共享发布。
采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测
采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测主要分为采煤工作面突出危险性预测、煤巷掘进工作面突出危险性预测和石门揭煤工作面突出危险性预测三部分内容，其预测数据来源有三个方面，一是钻孔法日常突出预测数据，包括瓦斯解吸指标K1值、钻屑量S、瓦斯涌出初速度q及其衰减指标Cq等；二是工作面瓦斯涌出动态指标，包括放炮后30（60）min内瓦斯涌出变化评价指标V30（V60），监测系统监控的工作面瓦斯实时涌出变化量等；三是地质构造、日常记录的参数测定点、历史采掘状况记录、历史突出事故记录等。
瓦斯变化实时监控与预测
瓦斯监控信息来源于监测系统，预警服务器的任务是：定时从监控系统服务器读取需要的信息（主要是瓦斯浓度变化实时值），并主动传输到预警服务器上，再根据信息需求进行分类存储和显示，并通过软件界面接口提供灵活的查询和统计分析功能。
由于监控系统数据是进行瓦斯灾害动态预警的基础，所以数据采集服务器程序不但要求其自身具有稳定性、可靠性、灵活性等特征，而且对控件系统服务器不能有任何负面影响。从长远来看，需要对监控系统和预警系统的数据库服务器进行合并以减少数据存储资源的浪费和数据的集中管理。
瓦斯爆炸危险性预测
瓦斯爆炸危险性预测以矿井监测系统的瓦斯浓度实时监测数据为基础，对其进行分析处理，综合其他影响因素研究出瓦斯爆炸灾害的预警指标和方法，实现对瓦斯爆炸灾害发生的超前预警，其包括两个方面的内容：
（1）对监测系统数据库保存的三类数据进行分析和判断，实现瓦斯爆炸危险性实时预警；
（2）根据煤与瓦斯突出预警结果进行分析和判断，实现异常情况下瓦斯爆炸危险性预警。
系统管理、矿图维护与输入输出
系统管理、矿图维护与输入输出是本系统正常运行的基础。
（1）系统管理。系统管理包括本软件系统的通用参数设置、显示风格设置、用户权限设置、煤矿部门分配及员工设置、日志管理、系统配置状态诊断、数据库备份与恢复等内容，系统管理功能模块的作用是为预警系统的正常运行提供保障。
（2）矿图维护。矿图维护主要是对矿井的地图对象进行维护，包括设施设备维护、传感器维护、巷道维护、掘进工作面维护、采煤工作面维护、工作面预测测点维护、突出事故点维护、采空区维护、保护带维护、采煤阶段维护、采区维护、瓦斯赋存参数维护、地质构造维护等内容。
矿图维护模块的设计不同于传统的图形绘制方法，为了严格按照预警系统的对象关系进行对象定义，在维护地图对象时，不但要求准确地绘制矿图及其对象，还特别要求同时建立对象之间的拓扑关系及关联方法。
（3）输入输出。输入输出功能是预警系统运行和展示预警结果的主要手段。输入主要通过三种方式进行采集数据，即：日常维护输入、监测系统动态输入和历史数据分析；输出的方式有报表打印输出、报表网络发布、地图打印输出、地图网络发布等方式。
另外，系统还设计研究了灾害防治措施、专家系统知识库等内容。
5 结束语
有效预防瓦斯灾害是一项长期而又艰巨的任务，面临的技术难题将越来越复杂。本文介绍的技术是这些年的一些研究进展情况，部分技术仅在部分矿区进行过试验，达到大面积推广还需要一个过程。尤其是瓦斯灾害的预警技术，目前更主要的是搭建了一个平台。通过“十一五”的科技攻关、国家973、国家自然科学基金等项目的研究，进一步建立和完善预警模型，筛选和完善实用预防技术，并通过现场的试推广应用和自学习不断修正，使之具备涉及瓦斯灾害动态预警所必需的实用软硬件技术，真正为提升煤矿安全水平起到中坚作用。
李元建 范云霞
（河南省煤炭地质勘察研究院 郑州 450052）
作者简介：李元建，1953年生，男，河北南宫市人，高级工程师，1976年毕业于焦作矿业学院，现从事煤炭地质勘查、煤层气勘探研究工作。
摘要 煤层气（煤矿瓦斯）是煤的拌生矿产，是一种优质能源，它具有洁净、方便和高效等特点。对煤矿瓦斯的抽放与利用不但能够提供更加充足、洁净、高效能源，而且能够消除瓦斯对煤矿安全生产带来的不利影响，通过对崔庙煤矿二1煤瓦斯地质特征和资源量的分析，采用净现值、内部收益率和投资回收期确定瓦斯抽放的经济可行性。
关键词 煤矿瓦斯 抽放与利用 崔庙煤矿
Feasibility Study on Gas Drainage of Coal beds in Cuimiao Coalmine of Xinggong Coalfield
Li Yuanjian，Fan Yunxia
（Henan Institute of Coal Geology and Survey 450052）
Abstract：As a kind of associate gas with coal，CBM（coal gas）is considered as a high quality energy because of its characteristics of cleanness，convenience and and utilization of coal gas can not only provide clean and high-efficient energy，but also eliminate the bad effect of coal gas on safety production of the analyses of geological feature and total resources of CBM in the coal seam of Cuimiao coalmine，the feasibility on the drainage of coal gas was discussed by the methods of NPV，IRR and Investment return term.
Keywords：Coal gas；Drainage and utilization；Cuimao coalmine
煤层气（煤矿瓦斯）是煤的伴生矿产，是一种优质能源，它具有洁净、方便和高效等特点。对煤矿瓦斯的抽放不但能够提供更加充足、洁净、高效能源，而且能够消除瓦斯对煤矿安全生产带来的不利影响，因此，国发办已将煤层气（煤矿瓦斯）抽采和利用列入“十一五”规划，提出煤层气（煤矿瓦斯）开发、抽放和利用方面的16条意见，明确了鼓励瓦斯抽采和利用的配套法规，提出了资金补助支持和税收优惠政策，为瓦斯抽放和利用工作指明了方向。本文以荥巩煤田崔庙煤矿为例，探讨二1煤层瓦斯抽放的可行性。
1 崔庙煤矿地质简况
崔庙煤矿位于荥阳市崔庙镇邵寨村，北距荥阳市16km，东距郑州市36km。东西走向长，南北倾斜宽，面积，南部以二1煤层露头风化带为界，北部以马泉沟断层（落差25m）为界。二叠系山西组二1煤层为区内主要可采煤层，煤层厚度变化较大，煤厚～，平均煤厚，属中～厚煤层，二1煤地质储量2028×104t，可采储量×104t，后备储量13000×104t。采用一对立井上下山开拓方式，经技改后采用两立一斜开拓方式，目前未进行开采，具体开采方案等设计通过后确定。二1煤层顶板普遍为构造破碎带，为泥岩或炭质泥岩，一般厚10m，而且自煤层顶板面往上岩石破碎程度逐渐减弱。水平方向上，在底板标高-100m 水平以上，岩体结构类型属不稳定的散体结构，在-100～-300m水平范围，岩体结构类型属稳定性较差的碎裂岩体结构，在-300m水平附近以深，属于基本稳定的层状岩体结构，直接底板多为泥岩或砂质泥岩，间接底板为中细粒砂岩或粉砂岩，属稳定底板。
2 矿井瓦斯
二1煤层煤体结构以粉煤为主，属于全层构造软煤，煤层原生结构遭到强烈破坏，呈挤压、揉搓构造特征，偶尔夹块煤也是粉煤压固而成，强度极低，指压可碎，破坏类型为Ⅳ。瓦斯含量～，煤层瓦斯压力～3MPa，煤的瓦斯放散初速度（∆P）为11～46，平均，煤的坚固性系数（f）为～，平均，突出危险性综合指标K=118，有煤与瓦斯突出危险。二1煤层相对瓦斯涌出量为。瓦斯含量每百米增加。回采工作面瓦斯涌出量为186×104m3，采空区瓦斯涌出量为34×104m3。该矿曾发生两次煤与瓦斯突出，2002年12月在掘进11031下顺槽揭石门过程中发生一次发生煤与瓦斯突出，突出煤量430 t；2004年9月29日11031在下顺槽掘进过程中发生一次发生煤与瓦斯突出，突出煤量800 t。两次突出标高均在+20m 水平，一般在+50m以浅为煤与瓦斯一般突出，+50m以下则为煤与瓦斯严重突出危险区，突出强度随开采深度增大而增大，矿井二1煤与瓦斯突出频率高，以中、小型突出为主，几乎是有掘必突；突出多发生在顶层掘进煤巷之中，其次是石门揭煤，采煤工作面偶有突出；在断层附近20m范围最容易发生突出。
3 抽放瓦斯必要性
从煤与瓦斯突出现状看抽放瓦斯的必要性
煤矿安全规程对开采煤与瓦斯突出危险的煤层，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时瓦斯抽放系统，崔庙煤矿开采的二1煤近两年有多次煤与瓦斯突出，符合建立瓦斯抽放系统的必要条件。
从资源利用和环保的角度看抽放瓦斯的必要性
煤层气是赋存在煤层中以甲烷（CH4）为主要成分的非常规天然气，矿井瓦斯实际上就是煤层气和空气的混合气体，热值与常规天然气相当，发热量在8000大卡至9000大卡以上，是通用煤气的2～5倍，燃烧后很少产生污染物，属优质洁净气体能源。清洁发展机制（CDM）是《京都议定书》所规定的缔约方在境外实现部分减排承诺的一种履约机制。其目的是协助未列入缔约方实现可持续发展以及《气候变化框架公约》的最终目标，并协助缔约方遵守《京都议定书》第三条规定的限制和减少排放的定量承诺。CDM的核心是允许发达国家和发展中国家进行基于投资项目的“经证明的减排量（CE R）”的转让与获得。煤层气开发是实施CDM项目的重要领域，煤矿瓦斯的利用将会收到增加清洁能源供应，改善煤矿安全和保护全球环境的多重效益。崔庙煤矿二1煤层的瓦斯储量为×108m3，可抽瓦斯量为×108m3，这说明崔庙煤矿瓦斯资源较为丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的资源条件。
抽放瓦斯的可行性
由于煤层中原始瓦斯含量并不可能100%地被抽出，目前更多的是采用矿井瓦斯抽放率和相对瓦斯抽放量来衡量钻孔抽放煤层瓦斯的效果。煤层瓦斯抽放效率的大小主要取决于钻孔自然排放和实抽瓦斯量的大小。钻孔抽放煤层瓦斯的难易程度主要取决于两个方面：其一是煤体本身所具备的条件，主要包括煤层原始瓦斯压力和煤体透气性的大小；其二是取决于抽放瓦斯的技术条件，主要包括：钻孔密度、封孔技术和抽放时间。因此，钻孔抽放煤层瓦斯的可行性指标严格而言并不具备统一的标准，而是与矿井的生产状态、抽放设备、工艺水平等方面因素有关，崔庙煤矿二1煤层的煤层透气性系数为8m2/MPa2·d，百米钻孔瓦斯涌出量。属可以抽放类型。
4 煤层瓦斯合理预抽方式
崔庙煤矿瓦斯主要来源于二1煤层，根据预测，回采工作面瓦斯涌出占35%，掘进工作面瓦斯涌出占45%，采空区瓦斯涌出占20%。可以采取本煤层顺层钻孔抽放、底板岩巷穿层钻孔抽放瓦斯技术。
本煤层顺层钻孔抽放
顺层钻孔的钻场位于二1煤层的煤巷内，抽放钻孔沿着二1煤层布置，钻孔之间可互相平行，也可交叉。
底板岩巷穿层钻孔抽放
穿层钻孔的钻场布置在二1煤层底板距二1煤层10～20m左右，选择薄煤层开半煤岩巷作为专用瓦斯巷，在该巷每隔20m 开凿钻场。掘凿半煤岩巷和钻场可以采用宽幅掘采煤体，巷旁多余煤体的被采出空间用断面内岩石回填法处理，这样不仅多采出了煤炭、降低了掘进成本，又实现了无矸石运输的绿色开采。该岩巷可兼探水、疏水、堵水工程的施工巷，可预处理开采期间底板水患，保证生产安全。
5 抽放设备选型
瓦斯抽采泵的选型十分重要，选型的原则是既要满足瓦斯流量的需要，又要满足煤矿安全生产的需要，同时还要考虑经济效益，既不能过大，也不能过小，如果没有特别要求，所需泵的流量可以根据下面公式计算：
中国煤层气勘探开发利用技术进展：2006年煤层气学术研讨会论文集
式中：Q——泵的额定流量，m3/min；∑Q纯——最大纯瓦斯量之和，m3/min；X——泵入口处的瓦斯浓度，可取30%；H——泵的机械效率，取80%；K——综合系数，一般取。
所需泵的压力可以根据下面公式计算：
P=（H总+P孔）×K
式中：P——泵压，Pa；H总——管路总阻力，Pa；P孔——单孔负压（取 13340），Pa；K——备用系数，取。
管材选择
瓦斯抽采管路的选型主要根据流量和管路负压来选取，管径取决于瓦斯流量的大小，管材则取决于管路的负压。抽放管材的选择和管径确定抽放主管选用HW—KF G矿用玻璃钢（有安全许可标志），直径为DN350×9mm，分支管路选择热轧无缝钢管，支管管径为D159×。
抽放管路管径计算
根据抽放管道的范围和所负担的抽放量的大小，管径的选取可根据下列公式计算：
中国煤层气勘探开发利用技术进展：2006年煤层气学术研讨会论文集
式中：D——管道内径，m；Q——管内混合流量，m3/min；V——管内瓦斯流速（取10～15），m/s。
6 经济评价的方法、依据和评价指标
评价方法及指标
采用现金流量分析法作为本次经济评估的基本方法。评价的过程是以每一年度作为基本时间单元，计算出该年总收入及各项支出，用收入减去支出，求出每一年度的纯收入，最后综合计算出评价期限内的净现值、内部收益率和投资回收期，以这三个主要指标来确定瓦斯抽放的经济可行性。
经济效益评价
崔庙煤矿可抽出二1煤层瓦斯资源量×108m3，若将抽出瓦斯的60%加以利用，可利用瓦斯资源量×108m3，可实现销售收入31374万元，崔庙矿服务年限为年，瓦斯抽放生产周期按20年计算，投入开发后内部收益率为，大于基准收益率12%，投资回收期年，小于基准回收期6年，财务净现值为1569万元，从以上分析结果可以看出，在瓦斯气价格元/m3的情况下，投入开发项目在经济上是可行的，并且具有良好的经济效益。
7 结语
崔庙煤矿二1煤瓦斯资源量为×108m3，其中可抽出瓦斯资源量为×108m3，年平均可抽采资源量为×108m3。据该煤矿二1煤瓦斯抽放参数预抽该煤层瓦斯还是可行的，抽放基本条件也是成熟的，瓦斯抽放有利于改善目前矿井安全状况，提高煤炭产量，将抽出的瓦斯作为能源加以利用，可减少矿区环境污染，取得良好的环境效益，以净现值、内部收益率和投资回收期，计算将取得十分显著的社会效益、经济效益。
参考文献
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[2]河南煤田地质局.1995.荥巩煤田煤层气资源评价
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[4]叶建平，秦勇等.1998.中国煤层气资源[M].徐州：中国矿业大学出版杜
一、煤炭工业发展现状煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，煤炭工业的发展支撑了国民经济的快速发展。在20世纪50年代和60年代，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占90％和80％以上，2004年煤炭所占的比例分别为和。（一）改革开放以来煤炭工业取得显著成绩1．煤炭产量持续增长全国原煤产量由改革开放初期的6亿吨左右提高到2004年产量亿吨，增长2倍多，处于历史最高水平，为我国国民经济发展提供了能源保障。2．生产水平大幅度提高大中型煤矿机械化水平、单产、单进、原煤工效，都逐年增高。建成了一批国际领先、高产高效矿井，初步建全了技术、设计、制造、培训比较完整的技术保障体系。3．产业结构调整取得重大进展政企分开迈出重大步伐，大多数国有大中型煤炭企业开始建立现代企业制度。一些企业开始了跨地区、跨行业的产业联合，煤、电、化、路、港、航产业链开始形成，一批劣势企业退出市场。4．行业整体效益不断增加在经历三年严重的经济困难后，2001年煤炭行业开始走出低谷，呈现恢复性增长。2002年后步入快速增长周期，经济运行质量不断提高。2004年全国规模以上煤炭企业补贴后实现利润达418亿元。（二）行业主要特点1．煤炭是资源性行业煤炭是不可再生的资源。煤矿的寿命取决于其所拥有的煤炭储量。我国大多数煤矿远离城市和经济发达地区、社会负担重，经济基础差。地区条件不一，煤炭企业发展不平衡性在行业中十分突出。2．煤炭是高危行业因煤矿生产条件所限，从历史上看，在各国工业部门中，煤矿的事故死亡率是最高的。我国煤矿95%生产能力是井工开采。高瓦斯和双突矿井占全国煤矿矿井总量的1/3，90％矿井有煤尘爆炸危险性。随着开采深度增加，影响安全生产因素愈来愈多，条件愈来愈复杂。3．煤炭是投资高风险行业煤矿开采环节复杂，矿井建设投资大，周期长，见效慢，煤炭市场不确定因素多。因此，从建井到生产，经营风险大，多数煤炭企业产业结构上的问题影响了企业市场适应能力和抗灾能力。4．煤炭是为国民经济发展做贡献的行业煤炭属于初级产品，煤矿的效益向后续加工工业传递和辐射。单一的产品结构，企业经济效益难以提高，我国煤炭开采的价值和效益体现在后续产业和对国民经济发展的支撑作用。二、煤炭工业面临的主要挑战（一）资源保障问题我国煤炭品种齐全、资源比较丰富，但资源勘探程度低，经济可采储量和人均占有量较少，资源破坏和浪费严重，生态环境和水资源严重制约煤炭资源的开发。我国煤炭资源区域分布不均衡。秦岭、大别山以北，煤炭储量占全国总储量的，其中晋、陕、蒙三省（区）占全国的65%。资源保证程度低。截止2000年末，我国尚未利用的精查储量约为600亿吨，目前可供大中型矿井利用的精查储量仅300亿吨左右。据估算，到2020年，煤炭精查储量需增加约1250亿吨。当前我国资源破坏和浪费严重。部分煤炭企业存在着"采厚弃薄"、"吃肥丢瘦"等浪费资源现象，全国煤矿平均资源回收率为30%～35%左右，资源富集地区的小型矿井资源回收率只有10%～15%。我国适合建设大型煤炭基地的整装煤田，随意被分割肢解现象严重。（二）煤矿生产能力与技术结构问题1．煤矿生产技术水平低全国采煤机械化程度仅为42％，除部分国有大矿之外，大多数煤矿生产技术水平低，装备差，效率低。特别是乡镇煤矿，基本上是非机械化开采。2004年乡镇煤矿产量仍占我国煤炭总产量的39％，在资源消耗和人员伤亡上，已付出了很大的代价。2．部分煤矿超能力生产据调查分析，2003年国有煤矿的亿吨产量中，属于超能力和无能力矿井生产的煤炭约为亿吨，占国有煤矿产量的13%。煤矿超强度超能力生产满足了国民经济发展对煤炭的需求，但其造成的负面影响，一是缩短煤矿开采年限，二是威胁煤矿安全生产。3．大中型煤矿煤炭供给能力不足据预测，我国现有生产煤矿和在建煤矿的合计生产能力到2010年和2020年分别为亿吨和亿吨。要实现煤炭产需平衡，需要再建设一批新井和扩大现有煤矿的生产能力，预计到2010年和2020年分别需要再增加生产能力亿吨和亿吨。（三）行业结构与企业发展问题1．煤炭产业集中度低2004年我国前8家煤炭企业市场集中度为，远低于世界其它主要产煤国家。2．煤炭企业负担过重煤矿企业税负比1994年税制改革前提高了6个百分点；2003年，煤炭行业支出铁路建设基金约100多亿元；国有重点煤矿企业办社会问题突出，地方政府接收困难，原国有重点煤矿办社会年净支出60亿元。2004年末，原国有重点煤矿在职人员257万人，由于所在地区社会承受能力弱，难以减人提效。部分煤矿资源枯竭，生产能力下降，生产成本上升，富余人员、工伤抚恤人员多，转产困难。3．煤矿企业效益差、职工收入低2004年原中央财政煤炭企业补贴前亏损面仍高达48%，补贴后仍有6%的企业亏损。2004年原国有重点煤矿在岗职工平均收入16812元，低于全国平均水平。（四）煤矿安全与矿区环境治理问题1．煤炭安全形势严峻2004年煤矿共死亡6027人，百万吨死亡率为，显著高于世界其它主要国家。如美国为，波兰；大多数煤矿生产和安全技术装备落后，防灾抗灾能力差，重大、特大事故频繁发生。2004年共发生死亡10人以上特大和特别重大事故42起，死亡1008人。2．矿区环境治理问题矿井生产中排放的煤矸石约占原煤产量的8～10%，现已累计堆存煤矸石30多亿吨，占地超过15万亩。矿区地面塌陷、煤田自燃火灾、部分煤矸石自燃、煤矿瓦斯排放对生态环境构成严重影响。煤矿开采每年排出地下水约22亿立方米，我国西北部主要煤炭产区，煤炭开采加剧了水资源的匮乏，对矿区生态环境造成影响。井下煤层气年抽出量约100亿立方米，90％直接排放到大气中。（五）煤炭运输与燃煤污染问题1．煤炭运输制约我国煤炭资源主要分布在西北部，而煤炭消费重心在东南部，形成了"北煤南运、西煤东调"的格局，运输距离长，运输费用高，影响煤炭供应能力和市场竞争力：铁路运力不足的问题将长期存在；港口吞吐能力满足不了需要；公路长距离运输成本过高。2．煤炭消费与环境保护问题煤炭在利用过程中将产生大量的污染物和温室气体。特别是煤炭的不合理利用，排放了大量烟尘和有害气体，严重污染环境。随着煤炭消费量的增加，环境保护压力将越来越大。我国酸雨覆盖区已扩大到约占国土总面积的30%，SO2排放的75%以上来源于燃煤。2003年SO2排放总量增加至2158万吨，酸雨污染加重。2003年燃煤总量增加，烟尘排放总量增加至1047万吨。我国CO2排放量目前居世界第二位，CO2的排放约80%来自煤炭燃烧。三、煤炭工业发展的战略对策通过优化结构、合理开发利用，保障煤炭长期稳定供给，促进煤炭行业健康、协调、可持续发展。煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，是不可再生的矿产资源。煤炭生产是高危险性和高风风险的行业，要把节约资源、保障安全和保护环境放在重要的位置，合理开发利用，以保障煤炭长期稳定供给。煤炭行业必须淘汰技术落后的粗放型生产方式，走新型工业化道路，国家应制定长远战略对煤炭资源实行保护性开采和利用。优化行业结构。我国煤炭产业集中度仍然很低，具备安全生产条件的煤矿生产能力不足，必须抓好大型煤炭基地建设，培育和发展大型煤炭企业集团。煤炭是艰苦和危险的行业，必须改善行业的发展环境，以吸引投资和人才。优化生产技术结构，进一步用先进适用技术改造和提升煤炭工业。要搞好新井建设和现有矿井技术改造，建设高产高效矿井，促进产业升级，实现煤矿生产技术装备的现代化；要全面提高煤矿开采技术水平，支持大型煤炭企业通过收购、兼并、联合、重组方式改造中小煤矿；要逐步淘汰资源回收率低、安全条件差的落后生产技术，支持依法生产的小煤矿，通过技术改造，实现有序健康发展。优化产品结构，提高煤炭及煤炭行业的竞争力。发展和推广应用洁净煤技术，通过煤炭高效洁净利用技术，减少煤炭利用过程中的污染物和温室气体排放，提高煤炭的竞争力；通过煤炭加工和转化延长煤炭产品的产业链，拓展煤炭市场。（一）培育和发展大型企业和企业集团通过市场引导和政府推动，积极培育和发展跨地区、跨行业、跨所有制、跨国经营、亿吨级以上的大型企业集团。这些企业集团国内市场占有率将达到60%以上，成为商品煤供应基地、出口煤基地、煤炭深加工基地和市场投资主体。鼓励煤炭企业发展相关产业。支持煤电联营，鼓励煤炭与电力企业联合建立坑口电厂；支持煤炭企业与冶金、化工和建材行业实现上下游产业的联营。（二）建设大型煤炭基地根据国务院"重点支持大型煤炭基地建设，促进煤电联营，形成若干个亿吨级煤炭骨干企业"的决策，结合煤炭开发布局，选择煤炭资源条件好，具有发展潜力的矿区作为大型煤炭基地。抓好基地内主要矿区的新井建设和现有矿井技术改造，提高大型煤炭基地产能比重。建设大型煤炭基地，提高大中型煤矿的技术水平和生产能力，保障煤炭长期稳定供给。13个大型煤炭基地，现有煤矿生产能力8亿吨，预计2010年达到15亿吨，2020年达到18亿吨。（三）建设高产高效矿井、全面提高煤矿开采技术水平大力发展综合机械化采掘技术，推进高产高效煤矿建设，实现煤矿高效、安全、洁净开采。建设一批大中型现代化矿井；对现有大中型矿井进行技术改造；联合改造小煤矿，全面提高煤矿开采技术水平和资源采出率。我国煤矿采煤机械化程度仅为42％，小型煤矿采煤方法和采煤工艺必须进行改革，要逐步淘汰和禁止非正规采煤方法和落后的采煤工艺，大力推广机械化采煤技术。（四）建立煤矿安全长效机制提高安全生产准入门槛。目前乡镇小煤矿产量仍占我国煤炭总产量的39%，乡镇小煤矿生产保障了我国煤炭需求的供给，但在资源消耗和人员伤亡上，付出了很大的代价。必须建立严格的煤炭开采准入制度，逐步淘汰安全条件差的落后煤矿。加大煤矿安全投入。国家继续对煤炭行业特别是煤矿安全给予必要的政策支持，重点支持大中型煤矿技术改造。在规范煤矿维简费管理的基础上，严格安全费用提取和使用，加大煤矿安全生产设施投入。加大监察执法力度。加强对各类煤矿的安全监察，依法惩处违法违规现象，做到有法必依，执法必严，违法必究。在2010年前，全国煤矿百万吨死亡率力争从2004年的降到以下，其中大型煤矿为以下。（五）加强煤炭开发的资源保障增加煤炭资源勘查投入。要建设大型煤矿和煤炭基地，应为煤炭资源勘探的投入创造良好的环境。加强资源管理。资源勘探开发登记、矿业权设置必须符合煤炭开发规划和矿区总体规划。国家要控制大型矿区勘查开发规划的审批。提高煤炭资源利用率。制定可行的管理措施和经济政策，激励企业珍惜煤炭资源，不断提高资源回收率。（六）大力开发和推广洁净煤技术洁净煤技术可使煤炭成为高效和比较洁净利用的燃料，是中国能源可持续发展的现实选择，包括四个部分，即煤炭加工技术、燃烧技术、煤炭转化技术和开发利用中的污染控制技术。中国已成为世界煤炭焦化生产、消费及贸易大国。通过气化、液化等转化技术，生产替代石油的发动机燃料和化工产品，如乙烯、丙烯等。大力发展现代化高效燃煤发电技术，改变我国终端能源的消费结构，减少煤炭直接燃烧造成的污染和温室气体排放，保障能源供给和安全。（七）资源综合开发与环境保护开发煤层气资源。依托资源和政策优势，当前以地面开发与煤矿井下瓦斯抽放相结合，实现煤层气开发产业化，变废为宝、变害为利。做好水资源保护与矿井水利用，矿区土地复垦与环境保护，控制煤矸石的产出量，提高煤矸石的综合利用率。（八）关注煤炭行业发展的深层次问题1．提高煤炭运输能力加快铁路运煤通道建设，提高煤炭运输能力；放开铁路运输价格，取消计划内外双重价格；尽快取消铁路建设基金。2．切实减轻煤炭企业税收负担借鉴国外主要采煤国家经验，制定符合煤炭工业发展规律的税收政策体系，公平税负。按照国务院1994年确定的"既要建立新的增值税机制，又要照顾煤炭行业的实际困难，不增加国有重点煤炭企业的税负水平，保持1993年的税负的原则"，调整煤炭税收政策。3．加快分离企业办社会职能加快企业主辅分离，分离企业办社会的职能，努力拓宽就业渠道，做好煤矿及矿区人员的再就业工作。4．建立和完善煤矿准入和退出机制规范煤矿准入标准，建立和完善勘探开发资质认证制度，提高资源开发、土地利用、环境保护准入门槛，减少煤矿数量，提高产业集中度。坚决关闭开采方式落后和不符合基本安全生产条件的小煤矿，严厉打击非法开采现象，保障安全生产。解决煤矿衰老报废的转产、人员安置等问题，鼓励和引导企业调整产业结构，发展替代产业，为其生存和发展创造良好的外部条件。5．科学界定煤炭产业地位参照国际的有关做法，可将煤炭行业划入第一产业范围，制定相关法律、法规和与其产业地位相适应的财政、税收、金融、投资政策。6．建立煤炭价格形成机制政府应考虑煤炭资源、环境治理、煤矿安全、煤矿衰老报废等成本因素，制定合理的煤炭指导价格；鼓励煤炭企业积极与发电企业协商确定电煤价格，签订中长期合作协议。7．稳定煤炭进出口政策要从有利于煤炭工业长远发展出发，按照世界贸易组织规则，依据资源和市场需求，调整煤炭产品的进出口结构，加强出口煤基地建设，稳定出口份额。
如果满意再追加100分。 2009-03-22 19:31可以再充分点吗？谢谢了
瓦斯泄漏报警器是非常重要的瓦斯安全设备，它是安全使用城市瓦斯的最后一道保护。瓦斯泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可瓦斯体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制器或控制电路，当可瓦斯体浓度超过控制器或控制电路中设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行关闭瓦斯阀门等动作。可瓦斯体报警器的探测可瓦斯体的传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量的其他类型，如化学电池类传感器。这些传感器都是通过对周围环境中的可瓦斯体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变.报警器为什么能知道瓦斯泄漏？瓦斯报警器的核心是气体传感器，俗称“电子鼻”。这是一个独特的电阻，当“闻”到瓦斯时，传感器电阻随瓦斯浓度而变化，瓦斯达到一定浓度，电阻达到一定水平时，传感器就可以发出声光报警。什么叫声光报警？瓦斯泄漏使室内浓度达到报警器浓度后，报警器的红色指示灯亮，蜂鸣器发出“辟-辟-”的报警声，所以叫做声光报警。瓦斯报警器为什么有有效期？质量不过关的传感器，一般1-2年性能就下降，因而丧失报警器的安全型。报警其中的其它电子元件（例如变压器、电容器、晶体管等）得寿命都有限，所以，连先进国家也规定有效期最多五年。为保安全，五年到期后必须更换新的报警器。其主要有主要有4个部分:感应器;信号放大器;报警器;电源.感应器主要有气敏电阻或气敏半导体.报警器有声的光的声光并用的.瓦斯泄漏,感应器感应出电信号,送到放大器放大,放大了的信号推动报警器工作. .希望大家多多支持。
胡千庭
（煤炭科学研究总院重庆分院 重庆 400037）
摘要 预防煤矿瓦斯灾害是世界各采煤国家关注的焦点，论文简要介绍了包括瓦斯灾害易发区域的预测技术、高效瓦斯抽采及抽采效果评价技术、瓦斯灾害监测预警技术等区域性的以建立本质安全矿井为目的的综合技术的应用、研究现状及进展情况。
关键词 煤矿瓦斯灾害 预测技术 抽采技术 监测预警技术
Research on New Prevention Technology for Disaster of Coal Gas
Hu Qianting
（Chongqing Branch of Research Institute of Coal Science，Chongqing 400037）
Abstract：It is a universal focus of the world's coal mining countries to prevent disaster of coal article briefly introduced the study status，progress and applications of several comprehensive technologies including forecast technology for regions prone to gas disaster，assessment technology for effective extraction of gas and extraction effects，technology of monitoring and early-warning for gas disaster，aiming to construction of essential safe coalmines.
Keywords：disaster of coal gas；forecast technology；extraction technique；monitoring and early-warning technologies
预防煤矿瓦斯灾害是世界各采煤国家关注的焦点，尤其在我国，瓦斯灾害已成为煤矿群死群伤的头号杀手。2005年，一次死亡10入以上的特大煤矿事故中，瓦斯事故占，新中国成立以来发生22起一次死亡100入以上的煤矿事故中，瓦斯煤尘爆炸事故为20起。
预防煤矿瓦斯灾害技术的研究已经从局部性短兵相接的单项技术向区域性的以建立本质安全矿井为目的的综合技术发展，包括瓦斯灾害易发区域的预测技术、高效瓦斯抽采及抽采效果评价技术、瓦斯灾害监测预警技术等。本文对这些技术的研究作一简要介绍。
1 瓦斯灾害易发区域预测技术
瓦斯灾害与地质构造有密切关系，地质构造复杂的区域通常属于瓦斯灾害易发区域。此外，瓦斯灾害易发区通常赋存着较高的瓦斯含量，因此，预测高瓦斯含量区域也是预测瓦斯灾害易发区的有效手段。
地质雷达超前探测地质构造技术
地质雷达是一种确定地下介质分布的定向高频电磁波反射定位技术。在岩土工程和建筑工程等领域得到广泛应用。煤炭科学研究总院重庆分院通过多年努力，最新研制出适合煤矿环境使用的本质安全型地质雷达，能够超前探测采掘工作面20～30m深处煤岩内的隐伏小型构造等地质异常体，通过在西山、淮南、松藻等矿区的试验，取得了好的效果。2004年12月12日，在西山杜儿坪矿68214尾巷进行了煤层陷落柱探测试验，发现在煤层中由浅到深雷达波逐渐衰减，而在有陷落柱的地方雷达回波出现强反射，同相轴基本形成一段弧形曲线，明显反映了陷落柱和煤层的分界面和陷落柱的大小范围（见图1）。
图1 杜尔平陷落柱探测结果
在西曲矿22502 工作面副巷探测2＃～4＃煤层位置和厚度：探测结果（图2）表明，2＃煤层的底板和4＃煤层的顶、底板位置反映均较清楚，4＃煤层在所测范围内基本稳定，受断层影响局部有起伏，所测4＃煤层平均厚度为。
图2 西曲矿煤层厚度探测结果
在西曲矿28210工作面副巷磺头超前探测采空区边界：沿磺头表面向前方作水平扫描，参见图3，可见约在前方30m处有一强反射界面，推测为含水异常区。
图3 西曲矿采空区边界探测结果
P-S 波长距离构造探测技术
P-S波长距离超前构造探测技术主要检测地震波中反射回来的P 波和S波，用来分析预报地质构造，能方便快捷预报采掘工作面100～150m深处煤岩内的地质异常情况。
试验分别于2005年7月9～10日和9月21日在潞安常村矿S3-5 皮顺巷、王庄矿740回风巷和王庄矿630皮带巷进行了三次探测试验。
图4 常村矿陷落柱探测结果
常村矿S3-5皮顺巷探测（图4）结果为：大约～处反射面较多，岩体破碎，可能为陷落柱影响区。该巷掘至距S3回风下山南帮55m处揭露一陷落柱。
王庄矿740回风巷探测（图5）结果为：在掘进面前方、掘进面前方处都存在反射界面，在70～120m 范围内还存在一些次生的反射界面。实际揭露发现掘进头前55m处发育F237断层，断层性质为正断层，走向132°，倾向222°，倾角80°，断层落差。
图5 王庄矿断层探测结果
煤层瓦斯含量直接测定技术
瓦斯含量Q是指单位质量的煤在20℃和一个大气压条件下所含有的瓦斯量，它由可解吸瓦斯含量和残存瓦斯含量组成，单位为m3/t，其表达基准为原煤基。可解吸瓦斯含量Qm的值等于瓦斯损失量 Q1、煤样瓦斯解吸量 Q2、煤样粉碎后的瓦斯解吸量 Q3三者之和。
通过向煤层施工取心钻孔，将煤心从煤层深部取出，及时放入煤样筒中密封，记录取心器切割煤心到密封前的时间；然后在井下测量煤样筒中煤心的瓦斯解吸速度及解吸量，根据解吸速度和损失时间推算瓦斯损失量Q1；把煤样筒带到实验室然后测量从煤样筒中释放出的瓦斯量，与井下测量的瓦斯解吸量一起计算煤心瓦斯解吸量Q2；将煤样筒中的煤样装入密封的粉碎系统加以粉碎，测量在粉碎过程及粉碎后一段时间所解吸出的瓦斯量（常压下），并以此计算粉碎瓦斯解吸量Q3；瓦斯损失量、煤心瓦斯解吸量和粉碎瓦斯解吸量之和就是可解吸瓦斯含量，即 Qm=Q1+Q2+Q3。然后测定煤样质量，并测定煤层残余瓦斯含量，最终求出煤层瓦斯含量。
测试系统由煤样筒、容量法测量系统、气体成分测定系统、煤样粉碎系统和钻孔取样系统等组成，见图6。利用这种方法在淮南矿业集团进行试验，并与钻屑法测定可解吸瓦斯含量进行对比，试验结果见表1。由表1 可知，取心法测定的可解吸瓦斯量精度更高。同时与巷道掘进过程中的瓦斯涌出量进行对比（见图7），显然趋势基本一致。
图6 瓦斯含量直接法测定系统
利用这种方法能够实现大面积大量测定煤层瓦斯含量资料，了解各区域的煤层瓦斯含量分布状态，以此为基础便可有效预测瓦斯灾害易发区。目前试验取样钻孔深度达到50m，随着进一步改进和扩大试验，预计能够满足煤矿生产的实际需要。
图7 瓦斯含量测定结果对比
表1 钻屑法测定与取心法测定瓦斯解吸量试验结果对比
2 高效瓦斯抽采技术
地面钻孔抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯
瓦斯抽采是预防瓦斯灾害最根本的手段，借鉴国内外一些成功的经验，结合淮南矿区的实际情况，我们对煤矿区地面钻井抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯技术进行了试验研究。
图8是地面钻井抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯的钻孔结构图，抽采采动卸压煤层内的瓦斯时，钻孔应进入卸压煤层内。在淮南矿业集团谢桥和张北矿采空区瓦斯抽采的试验结果表明，钻孔应布置在距离回风巷30m 以内，钻孔间距在200～300m之间。图9是谢桥矿抽采效果图，表2总结了淮南矿区地面钻孔抽采采空区瓦斯的流量和浓度。潘一矿的地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为5～15m3/min，浓度为60%～85%。张北矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为10～25m3/min，浓度为60%～80%。谢桥矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为10～20m3/min，浓度为60%～90%。谢一矿的一个地面钻孔抽放采空区瓦斯量为4～5m3/min，浓度为50%。
表2 淮南矿区地面钻孔抽放瓦斯流量和浓度
图8 地面钻孔抽采采空区瓦斯钻孔结构图
图9 谢桥矿地面钻孔抽采采空区瓦斯效果
通过以上对淮南矿区地面钻孔抽放采空区瓦斯实施效果的归纳，可以看出：通常情况下，这些钻孔在正常工作期间，瓦斯抽放量和瓦斯浓度均较高，平均流量为15m3/min，平均瓦斯浓度为80%，抽放效果较好。当工作面推过钻孔40～100m时，钻孔瓦斯流量和浓度都增到最大值（见图10）。
图10 潘一矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量和浓度
井下顺煤层枝状长钻孔预抽煤层瓦斯技术
在山西大宁矿，引进澳大利亚生产的VLD-1000定向千米钻机，采用导向和纠偏装置调整钻进方向，并根据煤层强度确定排渣方式和参数。VLD定向钻机从2003年4月开始在大宁矿调试、运行，到2004年4月末的一个整年，总共钻进进尺为78484m，创下了单台VLD定向钻机在井下定向钻进的世界纪录。到2004年9月底，VLD钻机已经完成了定向钻孔160个，总进尺达到了112716m，最长的钻孔达到了1005m，有20个钻孔的长度在800m以上，钻孔布置如图11所示。
图11 大宁矿顺煤层枝状长钻孔
对不同深度钻孔的抽采效果进行了现场试验和考察，将钻孔按深度分为 800m、600m、400m组。不同深度千米钻机枝状长钻孔抽采效果如表3所示。由此可以看出，钻孔深度为800m组的钻孔总钻进长度是钻孔深度400m组的153%，其抽采第1年、第2年及800 d的总累计抽采量是钻孔深度400m组的133%～139%；钻孔深度为600m组的钻孔总钻进长度是钻孔深度400m组的145%，其抽采第1年、第2年及800 d的总累计抽采量是钻孔深度400m组的106%～121%。随着钻孔深度的增加，钻孔的累计抽采总量也相应增加，说明增加钻孔长度对提高抽采效果是可行的。在煤矿井下实施千米钻孔后，既可大幅度减少抽采巷道工程量，并能实现大面积预抽。
钻孔在第2年末的总累计抽采量与第1年末相比增加了14%～28%，而在800 d时的总累计抽采量与第2年末的相比仅增加了1%左右。由此可得出，钻孔的合理抽采时间以1～2年为宜。
大宁矿首采面长500m、宽320m，于2003年开始实施千米钻机枝状长钻孔，钻孔间距15m左右（共计 12个孔、34个水平分支），钻孔深度为 500m左右，钻进总进尺11000m，抽采时间为年。经考察单孔平均总抽采量为。首采面的煤层气含量为14m3/min，由此计算首采面的预抽率为 ；2005年矿井煤层气涌出量为，其中抽采量为130m3/min，矿井煤层气抽采率为。
表3 不同深度千米钻机枝状长钻孔抽采效果分析表
3 瓦斯灾害监测技术
瓦斯灾害监测是及时发现瓦斯灾害隐患的关键手段，主要包括传感器技术和监控网络系统两部分。
红外瓦斯传感器技术
红外瓦斯传感器主要是利用瓦斯气体对某一特定波长红外光吸收性能与瓦斯浓度之间存在一确定关系，通过测定特定波长红外光被吸收的程度反映瓦斯浓度值的原理进行工作，见图12。
图12 红外瓦斯传感元件
对研制的红外传感器进行的测试结果为：瓦斯浓度为0～5%之间时，最大绝对误差为，最大线性度偏离 ，平均响应时间，0～40℃温度变化时显示误差为±，为期10d稳定性试验零点漂移最大为，在淮北桃园矿试验近7个月未进行调校，误差仍然控制在要求范围之内，显然具有较好的性能。目前已开发出测量范围为0～10%和0～40%CH4的红外瓦斯传感器。
宽带监控系统
KJ90分布式网络化煤矿综合监控系统主干传输平台即采用了基于I P的工业以太网通信技术，将地面以太网技术直接延伸至煤矿井下环境，为矿井构筑了先进、可靠、标准、高速、宽带、双向的综合信息传输平台，使得矿山安全和综合自动化系统的各种监控设备、自动化过程控制设备、语音通讯设备、图像监控设备等都以IP方式接入。并与煤矿企业的Internet/Intranet整体架构实现无缝连接，如图13。
图13 宽带监控系统功能结构图
4 瓦斯灾害预警技术
瓦斯灾害的有效预防与矿井管理水平密切相关。然而，瓦斯灾害的发生具有许多相关影响因素，且这些因素都是动态变化的，单纯靠入来掌握所有相关因素的变化以及可能导致的结果是非常困难的。为此，我们开展了瓦斯灾害预警技术的研究，通过建立大量的信息数据库，并通过监控系统监测各相关影响因素的变化，利用试验研究得到的相关模型，实现对瓦斯灾害预警，并提出合理的消除瓦斯灾害隐患的建议，利用技术提升矿井安全生产的管理和决策水平。
预警系统基于ARC Infor 三维地理信息系统平台进行开发，使过程和结果具有直观性。目前，瓦斯灾害预警系统主要具备的功能有：①瓦斯赋存分析及预测；②区域煤与瓦斯突出危险性预测；③采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测；④瓦斯浓度变化实时监控与预测；⑤瓦斯爆炸危险性预测；⑥系统管理、矿图维护与输入输出等功能模块。而且随着研究的深入，不断增加功能，自学习修正模型等。图14是该系统软件的一个界面。
瓦斯地质及瓦斯赋存分析与预测
瓦斯地质及瓦斯赋存分析及预测主要是以绘制瓦斯压力等值线、瓦斯含量等值线、地质构造对煤与瓦斯突出的影响等为目标，研究基于地理信息（GIS）技术的瓦斯地质赋存状况预测方法及软件计算程序。在本系统中，主要研究开发了地质构造的维护、查询，地质单元的划分与智能识别，地质单元的瓦斯压力等值线绘制、瓦斯含量等值线绘制、等值线分布范围查询及分布图查询等功能。
图14 瓦斯压力等值线输出结果
区域煤与瓦斯突出危险性预测
区域煤与瓦斯突出危险性预测主要以绘制突出危险区域分布图为目标，其预测基础是煤矿实际测定的瓦斯压力和瓦斯含量等基本参数、地质构造、动力现象等。区域预测的方法包括瓦斯地质法、综合指标法、钻孔动力现象判断法和其他现象的综合判断法，区域预测的结果就是各个专业模块计算结果的并集。区域预测结果分为突出威胁区、突出危险区和严重突出危险区三级，结果图可以进行交互查询、打印和共享发布。
采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测
采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测主要分为采煤工作面突出危险性预测、煤巷掘进工作面突出危险性预测和石门揭煤工作面突出危险性预测三部分内容，其预测数据来源有三个方面，一是钻孔法日常突出预测数据，包括瓦斯解吸指标K1值、钻屑量S、瓦斯涌出初速度q及其衰减指标Cq等；二是工作面瓦斯涌出动态指标，包括放炮后30（60）min内瓦斯涌出变化评价指标V30（V60），监测系统监控的工作面瓦斯实时涌出变化量等；三是地质构造、日常记录的参数测定点、历史采掘状况记录、历史突出事故记录等。
瓦斯变化实时监控与预测
瓦斯监控信息来源于监测系统，预警服务器的任务是：定时从监控系统服务器读取需要的信息（主要是瓦斯浓度变化实时值），并主动传输到预警服务器上，再根据信息需求进行分类存储和显示，并通过软件界面接口提供灵活的查询和统计分析功能。
由于监控系统数据是进行瓦斯灾害动态预警的基础，所以数据采集服务器程序不但要求其自身具有稳定性、可靠性、灵活性等特征，而且对控件系统服务器不能有任何负面影响。从长远来看，需要对监控系统和预警系统的数据库服务器进行合并以减少数据存储资源的浪费和数据的集中管理。
瓦斯爆炸危险性预测
瓦斯爆炸危险性预测以矿井监测系统的瓦斯浓度实时监测数据为基础，对其进行分析处理，综合其他影响因素研究出瓦斯爆炸灾害的预警指标和方法，实现对瓦斯爆炸灾害发生的超前预警，其包括两个方面的内容：
（1）对监测系统数据库保存的三类数据进行分析和判断，实现瓦斯爆炸危险性实时预警；
（2）根据煤与瓦斯突出预警结果进行分析和判断，实现异常情况下瓦斯爆炸危险性预警。
系统管理、矿图维护与输入输出
系统管理、矿图维护与输入输出是本系统正常运行的基础。
（1）系统管理。系统管理包括本软件系统的通用参数设置、显示风格设置、用户权限设置、煤矿部门分配及员工设置、日志管理、系统配置状态诊断、数据库备份与恢复等内容，系统管理功能模块的作用是为预警系统的正常运行提供保障。
（2）矿图维护。矿图维护主要是对矿井的地图对象进行维护，包括设施设备维护、传感器维护、巷道维护、掘进工作面维护、采煤工作面维护、工作面预测测点维护、突出事故点维护、采空区维护、保护带维护、采煤阶段维护、采区维护、瓦斯赋存参数维护、地质构造维护等内容。
矿图维护模块的设计不同于传统的图形绘制方法，为了严格按照预警系统的对象关系进行对象定义，在维护地图对象时，不但要求准确地绘制矿图及其对象，还特别要求同时建立对象之间的拓扑关系及关联方法。
（3）输入输出。输入输出功能是预警系统运行和展示预警结果的主要手段。输入主要通过三种方式进行采集数据，即：日常维护输入、监测系统动态输入和历史数据分析；输出的方式有报表打印输出、报表网络发布、地图打印输出、地图网络发布等方式。
另外，系统还设计研究了灾害防治措施、专家系统知识库等内容。
5 结束语
有效预防瓦斯灾害是一项长期而又艰巨的任务，面临的技术难题将越来越复杂。本文介绍的技术是这些年的一些研究进展情况，部分技术仅在部分矿区进行过试验，达到大面积推广还需要一个过程。尤其是瓦斯灾害的预警技术，目前更主要的是搭建了一个平台。通过“十一五”的科技攻关、国家973、国家自然科学基金等项目的研究，进一步建立和完善预警模型，筛选和完善实用预防技术，并通过现场的试推广应用和自学习不断修正，使之具备涉及瓦斯灾害动态预警所必需的实用软硬件技术，真正为提升煤矿安全水平起到中坚作用。
一、红外辐射的产生及其性质红外辐射是由于物体(固体、液体和气体)内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热而引起的，只有在绝对零度(℃)时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般的常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。红外线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。红外线的衰减遵循如下规律 （9-2-1）式中，I为通过厚度为x的介质后的通量；I0为射到介质时的通量；e为自然对数的底；K为与介质性质有关的常数。金属对红外辐射衰减非常大，一般金属材料基本上不能透过红外线；大多数的半导体材料及一些塑料能透过红外线；液体对红外线的吸收较大，例如厚l(mm)的水对红外线的透明度很小，当厚度达到lcm时，水对红外线几乎完全不透明了；气体对红外辐射也有不同程度的吸收，例如大气(含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等)就存在不同程度的吸收，它对波长为1～5μm，8～14μm之间的红外线是比较透明的，对其他波长的透明度就差了。而介质的不均匀，晶体材料的不纯洁，有杂质或悬浮小颗粒等，都会引起对红外辐射的散射。实践证明，温度愈低的物体辐射的红外线波长愈长。由此在工业上和军事上根据需要有选择地接收某一范围的波长，就可以达到测量的目的。 二、红外传感器的组成：我们先看看红外系统的组成、主要光学系统和辅助光学系统，在此基础上对红外的关键元件进行详细的探讨。其实，红外传感器的工作原理并不复杂，一个典型的传感器系统各部分工作原理(如图所示): 三、红外传感系统的分类：红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图象；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以各类系统中的两个或者多个的组合。四、红外传感器工作原理：（1）待侧目标。根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。（2）大气衰减。待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。（3）光学接收器。它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷达天线，常用是物镜。（4）辐射调制器。对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。（5）红外探测器。这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出来的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。（6）探测器制冷器。由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。（7）信号处理系统。将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。（8）显示设备。这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显象管、红外感光材料、指示仪器和记录仪等。