危险区域划分

危险区域划分（精选九篇）

危险区域划分 篇1

由于石化装置的爆炸危险区域划分事关安全生产运行，不得有任何差错。为此，笔者结合API RP 500、API RP 505和阿美公司的爆炸危险区域划分标准，对按“类”与“Division”和按“区”与“Zone”进行危险区划分的方法进行比较，并给出二者的转换方法。

1“类”、“Division”和“区”、“Zone”的比较*

1.1 爆炸危险区域划分适用规范简介

在石化装置领域，美国和加拿大采用API RP505 1997，也是采用1级/区/组别 (Class I/Zone/Group) 加温度、气体组别的划分方法，与IEC规范较类似。但在1997年之前，美国采用的是API RP 500，为1级/类/组别 (Class I/Division/Group) 加温度、气体组别的划分方法。美国、加拿大、沙特阿拉伯及科威特等中东产油区国家，当时也都采取这种规范。

中国爆炸危险区的划分规范主要是依据GB 50058-92《爆炸和火灾危害环境电力装置设计规范》，该规范由中国寰球工程公司负责编制的，主要参照了IEC60079-10和API RP 505的划分方法，采取1级/区/组别 (ClassI/Zone/Group) 的方法划分，与IEC规范和API RP 505类似。

1.2 两种危险区划分方法的主要区别

“类”、“Division”和按“区”、“Zone”两种危险区划分方法见表1。

Zone 0区指连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;Zone 1区指在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境;Zone 2区指在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

Division 1类指在正常运行条件下，连续、间断或周期地存在易燃气体或蒸气并达到危险浓度的场所;由于检修、维护运行或泄漏而可能经常存在易燃气体或蒸气并达到危险浓度的场所;由于设备或生产过程中的故障或误操作，可能释放出易燃气体或蒸气并达到危险浓度，同时也可能导致电气设备损坏的场所。

Division 2类是在处理、加工或使用挥发性易燃液体或易燃气体的场所，但在正常情况下这些危险液体、蒸气或气体被限制在密闭容器或系统内，而仅在这些容器或系统偶然破裂或发生故障或设备异常运行时才可能释放出来;正常时由可靠的机械通风防止气体或蒸气达到危险浓度，但是在通风设备故障或异常运行时，可能形成危险的场所;与1类场所相邻的，达到危险程度的气体或蒸气可能偶尔侵入的场所。

综上所述，API RP 500规定的Division 1类包括了IEC60079-10、API RP 505或GB 50058规定的Zone 0区和Zone 1区，但是没有进行区分。在石化领域，Zone 0区是很小的，主要存在于密闭工业设备的内部。主要装置和大范围情况下，一般都属于Zone 1区。

2 两种危险区划分方法对电气设备和安装的影响

两种危险区划分方法主要对设备材料的选择、电气配线方法和铭牌标识有不同程度的影响。

2.1 设备材料选择

在符合IEC防爆规范的设备中，大量使用了聚酯纤维塑料作为防爆电气设备的外壳;而API RP 500则较少使用。

2.2 电气配线方法

在IEC防爆规范中，危险区内的电气设备主要采取铠装电缆配线;而API RP 500和NEC标准中主要采用钢管配线。

2.3 铭牌标识

API和IEC规范都要求对防爆设备的铭牌进行标识，其区别在于:API规范要求对防爆设备适用的爆炸危险区的等级也要清楚标明，如“Class1, Zone 2，…”等;但IEC规范却没有强制要求。对于符合API RP 500或API RP 505防爆规范的设备由“AEX”标识，符合IEC60079防爆规范的设备由“EEX”标识。

3 将爆炸危险区划分由按“类”和“Division”转换为按“区”和“Zone”的方法

如前所述，阿美公司在20世纪七、八十年代有大量按照API RP 500进行危险区划分布置的石化装置。当中国公司承接这些工厂的改扩建升级工程时，就需要面对如何将原来API RP 500按“类”、“Division”划分转换为API RP 505或IE60079-10按“区”、“Zone”划分的问题。结合阿美公司的危险区划分规范SAES-B-068-2009，两种危险区划分方法的具体转换过程如下:

a.将爆炸危险性气体组别进行转换，Group A组和Group B组转为Group IIC组，Group C组转为Group IIB组，Group D组转为Group IIA组;

b.将位于开放位置的Division 1类转为Zone 1区;

c.将位于密闭位置的Division 1类，在阿美公司防火安全总工批准下，转为Zone 0区和/或Zone 1区 (表2和图1) ;

d.爆炸危险区划分图应含有Zone 0、1、2区和非危险区的详细水平、垂直剖面及全厂平面等图;

e.每种温度组别的危险性气体或蒸气释放源应有各自的危险区域划分详图;

f.附加2区 (Additional Zone 2 area) 在SAES-B-068-2009中规定，在下列情况中是强制要求的，即释放源接近地平时易燃物质重于空气且通风良好的生产装置区，释放源在地平以上时易燃物质重于空气且通风良好的生产装置区，易燃物质重于空气且释放源在密闭建筑物内通风不良的生产装置区;

g.按“区”、“Zone”划分易燃物质可能出现的时间见表3。

因此，依据SAES-B-068-2009将按“类”划分转为按“区”，划分需要具体问题具体分析，一个装置、一个设备地研究。涉及到Zone 0区还要阿美公司防火安全总工批准，一般Zone 0区只出现在密闭设备或系统中，在一般的危险区划分平面图中较少出现Zone 0区。在工艺装置中相对于Division 1类，Zone 1区的范围一般较小，所以一般的工艺装置存在较小的Zone 1区和较大的Zone 2区。

4 爆炸危险区域划分流程

两种爆炸危险性气体划分方法的简单流程为:

a.装置内是否生产、储存、处理，易燃/可燃液体的蒸气或薄雾等易燃物质与空气混合形成爆炸性的气体混合物?如果没有，则该装置不需要进行危险区划分，属非爆炸危险区;反之，则进行步骤b。

b.释放源能否消除?如果释放源能被消除，则该装置不需要进行危险区划分，属非爆炸危险区;反之，则进行步骤b。

c.释放源等级确定，是连续释放、一级释放还是二级释放。连续级释放源为预计长期释放或短时频繁释放;一级释放源则为预计正常运行时周期或偶尔释放;二级释放源则是预计在正常运行下不会释放，或即使释放也是偶尔短时释放。

d.通风等级确定，是高等级、中等级还是低等级。高等级通风一般比较小，能够立刻降低爆炸危险性气体在大气中的浓度，使之稀释到爆炸下限值以下;中等级通风区域的大小和程度取决于通风设计的参数，能够控制爆炸危险性气体在大气中的浓度，当危险性气体停止连续性释放或正进行偶尔释放时，可以使之稀释到爆炸下限值以下;低等级通风不能控制爆炸危险性气体在大气中的浓度，当危险性气体停止连续性释放或正进行偶尔释放时，不能稀释到爆炸下限值以下。

e.通风能力确定，是通风良好、通风一般还是通风不良。通风良好指一直良好、持续地通风;通风一般指在正常情况下是持续良好的通风，但存在偶然或短时间内不持续的通风;通风不良指不符合通风良好或通风一般的情况，但也不是一直长时间不持续通风。

f.根据释放源等级、通风等级和通风能力条件用表4来确定爆炸危险区划分。

g.应评估是否能采取修正释放源等级、提高通风等级或增强通风能力的步骤，以减小危险区的等级和范围，若可以则返回步骤f;否则，进行步骤h。

h.用适用的危险区划分规范和划分详图来确定危险区的范围。

整个Class I级危险性物料的危险区划分流程如图2所示。

注:*在释放源周围应存在更高等级的危险区，但是释放源周围的过渡区可以忽略。注意通风情况是确定Zone 1区和Zone 2区的关键条件。**当通风情况很不好, 甚至危险释放源持续释放时, Zone 0区是存在的 (如接近无通风的情况) 。**Zone 2区是由二级释放源来决定的, 但当有可能出现一级或持续释放源时, 危险区的范围需相应的扩大。

表4是通过释放源等级和通风情况基于API RP 505按“区”和“Zone”进行危险区划分方法来划分的，当需要按照API RP 500按“类”、“Division”来划分时，Division 2类对应Zone 2区，Division 1类对应Zone 1区。需要特别注意的是，Division 1类也可能包括Zone 0区，因此使用者应谨慎地对具体工艺条件进行评估，采用本安型设备或采取两种或更多的复合防爆结构来保证安全。同时，NEC标准要求在Division 1类和非危险区间要设置过渡区，在Zone 0区和2区，Zone 1区和非危险区间也要设置过渡区。

5 结束语

汽车行人保护区域的划分 篇2

关键词：行人保护区域；保险杠试验区域；儿童头型试验区域；成人头型试验区域

中图分类号： U467.5 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-92-2

0 引言

汽车作为消费品已经进入千家万户，它给人们带来了方便，但同时也带来了很多的问题，交通事故就是车主面临的最大的麻烦。随着安全带、气囊、ESP、ABS等汽车安全装备的普及，驾乘者的安全得到了更多保护。国内外各大主机厂及研发机构也在积极致力于提升车辆的安全性能，不少的安全碰撞标准也应运而生，比如NCAP、NHTSA以及C-NCAP等。然而在日常的交通事故中，与汽车发生碰撞的行人处在了弱势地位，由于行人没有保护，所以极容易受伤。目前国外许多国家已经将对行人的保护写入法规标准，而在我们国内似乎还没有引起大家的重视。车辆研发机构对汽车安全性能的要求还大多仅局限于车辆自身的安全性能上，对行人保护关注比较少。因此，对于行人保护研究、提升车辆的行人保护的性能在我国迫在眉睫。2009年10月30日国家发布了GB-T 24550-2009《汽车对行人的碰撞保护》，标准于2010年7月1号实施。据有关部门初步估计，该标准实施后，每年可挽救2000个生命，减少17000多个重伤人员。该标准的实施对保护行人的人身安全，减少发生碰撞后的经济损失、维护社会和谐稳定有着重要的意义，并将汽车安全保护性能提高的新的高度。

1 行人保护区域划分的意义

根据欧洲车辆安全促进委员会（EEVC）的调查研究，人车碰撞事故主要具备以下特点：

通过对受伤人群的调查发现，在行人死亡的总数中，25岁以上的人占79%，在行人受伤总数中，20岁以下的人占40%。而在我国的行人事故中，儿童的伤亡比例远高于国外。

通过对事故的分析，在大部分行人于机动车的事故中，行人身体多与汽车前部发生碰撞。

通过对人体受伤位置的分析研究发现，头部及腿部是最容易受伤的部位，头部受伤通常是与发动机盖、前风窗玻璃及A柱碰撞汽车碰撞造成的；骨盆与大腿多是与发动机盖碰撞造成；大约75%的小腿受伤和45%以上的膝盖受伤是与保险杆碰撞造成的。

《汽车对行人的碰撞保护》通过腿型对保险杠、儿童头型冲击、成人头型冲击等实验来验证腿部、头部（如图1）伤害指标是否符合要求。基于大量的试验数据，按照该标准的规定，车辆在时速40km/h正常行驶条件下发生碰撞，对行人的伤害程度大大降低，最严重的就是造成腿部受伤和轻微脑部冲击，但不足以让行人丧命。

汽车对行人的碰撞保护应该从汽车研发时给予高度的重视，在造型面设计时，就需要在汽车造型面划分发动机罩上部、保险杠试验区域及头部试验区域，以便在汽车后期设计时，针对这些区域采取相应的技术保护措施。比如采用软性车身设计，在前保险杠、发动机盖等前脸部位放置可变形的塑料泡沫，发动机盖和翼子板设立专门的可弯折机构，这样在发生碰撞时，这些措施发挥缓冲效能，能够让行人“软着陆”，从而达到降低人身损害保护行人的目的。

2 行人保护区域的划分

对应国标的规定以及行人保护试验，需要在三维数模中划分出四个区域：

发动机罩上部、保险杠试验区域、儿童头型试验区域、成人头型试验区域。

2.1 发动机罩上部

发动机罩前缘基准线：长1000mm的直尺与发动机罩前表面的接触点的几何轨迹。几何轨迹是当直尺平行于车辆的纵向垂直平面，且从垂直方向向后倾斜50°以及直尺底端距地面为600mm时与发动机罩前缘接触点所构成。

发动机罩后面基准线：当直径为165mm的球与前风窗保持接触，在车辆前部结构上横向滚动时，球与车辆前部结构的最后接触点所形成的几何轨迹。

发动机罩侧面基准线：当长700mm直尺平行于车辆横向垂直平面且向内倾斜45°，并保持与车辆前部结构的侧面相接触时，直尺与车辆侧面最高接触点所形成的几何轨迹。

发动机罩上部：由发动机罩前缘基准线，发动机罩侧面基准线发动机罩后面基准线所围成的区域。

2.2 保险杠试验区域

保险杠上部基准线：行人与保险杠有效接触点的上部界限。当长700mm直尺平行于车辆纵向垂直平面且从垂直方向向后倾斜20°，沿着车辆前部横向移动并保持与保险杠表面接触时，直尺与保险杠最高接触点所形成的几何轨迹。

保险杠下部基准线：行人与保险杠有效接触点的下部界限。当长700mm直尺平行于车辆纵向垂直平面并且从垂直方向向前倾斜25°，沿着车辆前部横向移动并保持与地面和保险杠表面相接触时，直尺与保险杠最低接触点所形成的几何轨迹。

保险杠角：与车辆纵向垂直平面成60°角并与保险杠外表面相切的垂直平面与车辆的接触点。

保险杠试验区域：过保险杠角的两个纵向垂直平面分别向内平行移动66mm，两个纵向垂直平面之间的保险杠表面。

2.3 儿童头型试验区域

儿童头型前基准线：使用WAD1000的线，在车辆前部结构上所形成的几何轨迹。当发动机罩前缘基准线上任何点的WAD大于1000mm时，则该点的发动机罩前缘基准线即是。

包络线（WAD）：使用柔性卷尺在车辆纵向垂直平面内沿着车辆前部结构横向移动，柔性卷尺的一端在车辆前部结构外表面上所形成的几何轨迹。在全部操作过程中，卷尺处于拉紧状态，卷尺的一端与地面基准平面接触，垂直地落在保险杠前表面的下面，卷尺的另一端与车辆前部结构接触，车辆处于正常行驶姿态。

儿童头型试验区域：车辆前部结构的外表面区域，区域的界限是前至儿童头型前基准线，后面至WAD1700的包络线，两侧至侧面基准线。

2.4 成人头型试验区域

成人头型后基准线：使用WAD2100的线，在车辆前部结构所形成的几何轨迹。

成人头型试验区域：车辆前部结构的外表面区域，该区域的界限是前面至WAD1700，后面至成人头型的后面基准线，两侧至侧面基准线。

3 行人保护区域在设计中的运用

以行人头型碰撞及行人下腿型碰撞为例，说明行人保护区域在设计中的运用。

我们可以使用CATIA软件在新车造型面中划分出这些碰撞区域，由于后期会对造型面做大量的修改，我们在第一次划分的时候将此区域划分进行模块化设计，从而减少重新划分区域的工作量。

3.1 行人头型碰撞的运用

3.1.1 行人头型碰撞区域检查

根据行人头型碰撞区域，确保碰撞区域内重要结构件都要检查到。

需要校核的区域有散热器中上支架，发动机罩支架，前大灯总成，发动机罩锁扣，雨刮电机，雨刮器转动轴，A柱，侧开口线等。

3.1.2 变形空间检查

发动机罩外板与下方刚性部件之间保持最小80mm的间隙。

需要校核的区域有，发动机，蓄电池，雨刮电机，前围盖板，散热器中上支架，散热器左右上支架，前挡泥板上板。

3.2 行人下腿型碰撞的运用

4 结论

近几年里，许多消费者已经把安全作为选购汽车的首要条件，提高汽车对行人的碰撞保护也成为汽车生产企业的首要问题。在设计研发初期，尤其是在造型面设计时，需要按照国标对行人保护区域进行精准划分，在总布置阶段对行人保护区域内及周边的零部件进行有效的布置设计，从而为后期的碰撞试验减少时间、经济成本。

参 考 文 献

[1] Krishnakanth et.al.The Biomechanical Aspects of Prdestrian Protection.Int.J.Vehicle Design，2003，32：28-50.

[2] 陈会.汽车对行人的碰撞保护标准探讨.客车技术与研究，2010（03）.

危险区域划分 篇3

树脂企业使用甲苯、丁酮、DMF等易燃品作为原料和溶剂,造成树脂企业内存在着大范围的危险区域,因此为树脂企业危险区域设计和安装全面、系统且适应树脂企业危险区域实际情况的防雷装置,对保障树脂企业的雷电防护安全显得至关重要。本人通过多年的防雷检测工作发现,绝大多数树脂企业安装的防雷装置不能一次性通过防雷检测,只能通过补救性的整改措施加以完善,这在很大程度上是由于防雷装置设计、施工单位没有事先对树脂企业危险区域进行准确的区域划分和范围确定造成的。因此,本文以某树脂生产企业为案例,对树脂企业危险区域进行区域划分和范围确定,为防雷从业人员在设计、安装、检测树脂企业危险区域防雷装置提供参考。

2 树脂企业生产工艺和危险特性

2.1 生产工艺简述

2.1.1 PEPA合成(图1)

(1)常压脱水:将酸/醇投入反应釜,加热至135℃,恒温30min,脱水反应结束。

(2)预聚合:继续升温至220℃,加入催化剂,抽真空,反应2h。

(3)缩聚合:继续升温至230℃恒温2 h,待物料分析合格后,冷却至120℃用泵送至罐区保温储存。

2.1.2 PU合成(图1)

(1)往反应釜加入PEPA、扩链剂和DMF,搅拌30 min。

(2)加入MDI,升至80℃,恒温2 h。

(3)加入催化剂、MDI,待达到一定的黏度后加溶剂稀释。当物料分析合格后,冷却至70℃装桶。

2.2 PU、PEPA生产工艺使用的危险性原料的危险特性

PU、PEPA生产工艺使用的危险性原料主要有甲苯、丁酮、DMF、MDI、乙二醇、二乙二醇、己二酸、1,3–丙二醇、1,4–丁二醇等,其主要危险特性见表1。

2.3 PU工艺、PEPA工艺产品的危险特性

(1)PEPA工艺的产品是PEPA,熔点为45~60℃,闪点较高,可燃,无爆炸危险;

(2)PU工艺的产品主要为人造革用聚氨酯树脂,人造革用聚氨酯树脂主要分为干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂及聚氨酯黏合剂。干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂、聚氨酯黏合剂的危险特性分析如下:

(1)干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂的危险等级按其所含的溶剂划分,干法聚氨酯树脂含有(65~70)%的甲苯、丁酮,甲苯因为溶解性较好相对用量大些;湿法聚氨酯树脂含有(65~70)%的纯DMF。可见干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂的危险特性大致与其所含的溶剂相同,依据《危险货物品表》(GB 12268-90)规定,干法聚氨酯树脂属中闪点易燃液体,湿法聚氨酯树脂属高闪点易燃液体;

(2)聚氨酯黏合剂所含的溶剂为甲苯、丁酮及DMF,其危险特性大致与所含的溶剂相同。依据《危险货物品表》GB 12268–90规定,属于中闪点易燃液体。

3 危险区域的区域划分和范围确定

依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058–92和GB3836.14–2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分:危险场所分类》的相关规定,对该树脂生产企业的危险区域进行区域划分和范围确定。

(1)甲苯、丁酮、DMF、乙二醇排放的易燃物质重于空气。其储罐设在有防火堤的露天罐区内,采用自然通风,通风等级为高级。罐体为固定式储罐。储存甲苯、丁酮、DMF、乙二醇的储罐爆炸危险区域的区域划分和范围确定见图3:

(1)在罐体内的液体表面以上的空间划为0区;

(2)以放空管为中心,半径为1.5 m的空间和爆炸危险区域内罐区地坪下的坑、沟划为1区;

(3)距离储罐的外壁和顶部3m的范围内划为2区;

(4)储罐外壁至防火堤,高度为防火堤高度的范围内划为2区。

(2)MDI排放的易燃物质重于空气。其储罐设在辅助用房(二)室外,采用自然通风,通风等级为高级。罐体为横卧式储罐,采用氮气覆盖。MDI储罐爆炸危险区域的区域划分和范围确定见图4。

(1)在罐体内氮气覆盖的液体表面以上的空间、以放空管、排气口为中心,半径为1.5 m的空间及爆炸危险区域内地坪下的坑、沟划为1区;

(2)距离储罐的外壁和顶部3m的范围内划为2区。

(3)罐区原料装载槽车和MDI装载槽车一般不配置蒸汽回收装置。甲苯、丁酮、DMF、乙二醇、MDI装载槽车和槽车注送口为露天设置,采用自然通风,通风等级为中级。甲苯、丁酮、DMF、乙二醇、MDI的蒸汽比空气重,其闪点低于环境温度和加工温度。释放源分为两部分:槽车罐顶开口处属于第一级释放源,注送过程中溅落地面的上述原料为第二级释放源。其爆炸危险区域的区域划分和范围确定见图5。

(4)甲苯、丁酮、DMF、乙二醇的泵区设置在罐区外的地坪上,顶部有金属雨棚,采用自然通风和泵用电机工作形成的气流通风,通风等级为中级和高级。泵区的释放源为泵的机械密封处和阀门、法兰密封处:泵的机械密封处正常运行时会有少量的释放,属于第二级释放源,但由于机械密封故障会造成较大的释放,应确定为第一级释放源;阀门、法兰密封处由于阀门密封或法兰密封垫故障会引起释放,属于第二级释放源。甲苯、丁酮、DMF、乙二醇的蒸汽重于空气,其闪点低于环境温度和加工温度。甲苯、丁酮、DMF、乙二醇泵区爆炸危险区域的区域划分和范围确定如下:

(1)泵机械密封处的爆炸危险区域的分区和范围确定见图6;

(2)以泵的阀门、法兰密封处为中心,半径为1 m的空间划为2区;

(3)与甲苯、丁酮、DMF、乙二醇泵区相邻的1,3–丙二醇、CMA–244、CMA–4000泵区和架空管道起始端间距在3 m范围内也属于2区范围。

(5)2#仓库储存的干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂及聚氨酯黏合剂采用密封铁桶包装,正常的转运、储存的情况下,桶盖密封处可能出现第二级释放源。干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂及聚氨酯黏合剂所含溶剂排放的蒸汽重于空气,2#仓库土建设计为半封闭式钢构厂房,采用自然通风,通风等级为低级。2#仓库爆炸危险区域的区域划分和范围确定见图7。

(1)仓库内和爆炸危险区域内地坪下的沟、坑划为1区;

(2)以释放源为中心,半径为15 m,高度为7.5 m的范围划为2区,但2#仓库的彩钢板墙(仅朝向1#车间无墙,其他三面的彩钢板为无孔墙,则墙外为非危险区),屋顶彩钢板距2区的界限不得小于3 m;

(3)以释放源为中心,朝1#车间方向半径为30 m,高度为0.63 m,且在2区以外的范围划为附加2区。

(6)辅助用房(一)内的MDI采用封盖铁桶包装,在烘房中正常加热时,桶盖密封处可能出现第二级释放源。MDI的蒸汽重于空气。辅助用房(一)为封闭式钢筋砼框架结构,烘房四周均为防火墙,天面无通气孔,仅朝1#车间方向有一个铁门(供转运MDI用),采用自然通风,通风等级为低级。辅助用房(一)爆炸危险区域的区域划分和范围确定如下:

(1)烘房内和爆炸危险区域内地坪下的沟、坑划为1区;

(2)烘房的铁门外距铁门3m,高度为7.5 m的范围划为2区。由于冷库与烘房用防火墙隔开,冷库不处于爆炸危险区域内,确定为非危险区域。

(7)输送甲苯、丁酮、DMF、乙二醇、MDI的架空管道其释放源主要集中在阀门、法兰密封处,由于法兰密封垫或阀门密封出现故障会引起释放,应确定为第二级释放源。架空管道为露天设置,采用自然通风,通风等级为中级。因此,输送甲苯、丁酮、DMF、乙二醇、MDI的架空管道在阀门、法兰密封处爆炸危险区域的区域划分和范围确定如下:

(1)以阀门、法兰密封处为中心,半径为1 m的空间划为2区;

(2)架空管道为平行架设,与输送甲苯、丁酮、DMF、乙二醇、MDI的架空管道并行假设(间距在1 m以内)的其他架空管道的阀门、法兰密封处如处于2区范围内,也应划为2区。

(8)1#仓库储存的物质为聚氨酯弹性体、己二酸及SAN树脂。聚氨酯弹性体采用聚丙烯编织袋包装,在转运和储存过程中易产生可燃性粉尘。己二酸属于遇明火、高热、氧化剂可燃的自燃物品。SAN树脂严禁与易燃易爆品混存。因此在1#仓库室内可能长期产生可燃性粉尘,出现爆炸性粉尘环境;1#仓库是封闭式建筑物,爆炸性粉尘环境出现在1#仓库内部,10区的范围应确定在1#仓库内部。

(9)1#车间爆炸危险区域的区域划分和范围确定应分为PEPA工艺和PU工艺两部分进行,PU工艺爆炸危险区域的区域划分和范围确定应分为PU反应釜操作空间和抽真空工艺、PU反应釜出料空间分别进行确定。

PEPA工艺包括PEPA合成工艺、抽真空工艺和乙二醇回收工艺。PEPA工艺中形成爆炸性气体混合物的危险性原料其蒸汽比空气重;PEPA合成工艺采用流风机进行局部机械通风,抽真空工艺和乙二醇回收工艺为露天设置,采用自然通风,通风等级为中级。PEPA工艺中危险性原料的释放源主要有:(1)原料管(1#车间界面至PEPA反应釜)上的阀门和法兰密封处和PEPA反应釜的手工加料口;(2)PEPA反应釜、PE回流冷凝器、PE冷凝器、真空缓冲罐、二级水环式真空泵及乙二醇回收罐之间的连接管道上的阀门和法兰密封处;(3)PEPA反应釜和PE冷凝器的排气阀、真空缓冲罐的泄流阀和放空管、乙二醇回收罐的放空管和出料口、二级水环式真空泵的放空管;(4)PEPA反应釜(不包括出料口)、PE回流冷凝器、PE冷凝器、二级水环式真空泵的机械密封处。

PU反应釜操作空间和抽真空工艺中能形成爆炸性气体混合物的危险性原料主要为乙二醇、甲苯、丁酮、DMF及MDI,这些物质的蒸气重于空气。PU反应釜操作空间采用天面气亭自然通风和流风机进行局部机械通风,抽真空工艺为露天设置,采用自然通风,通风等级为中级;PU反应釜操作空间和抽真空工艺的释放源主要有:(1)乙二醇、甲苯、丁酮、DMF及MDI原料管(1#车间界面至PU反应釜)上的阀门和法兰密封处和PU反应釜的手工加料口;(2)PU反应釜、PU冷凝器、真空缓冲罐、二级水环式真空泵之间的连接管道和废气、废渣处理管道上的阀门和法兰密封处;(3)PU反应釜和PU冷凝器的排气阀、PU冷凝器的放空管、真空缓冲罐的放空管和泄流阀及二级水环式真空泵的放空管;(4)PU反应釜(不包括出料口)、PU冷凝器、二级水环式真空泵的机械密封处。

以上PEPA工艺、PU反应釜操作空间和抽真空工艺的四类释放源中,(1)(2)属于第二级释放源,(3)属于第一级释放源,(4)属于多级释放源:包括第一级和第二级释放源。PEPA工艺、PU反应釜操作空间和抽真空工艺中的(1)(2)(4)释放源形成的爆炸危险区域的区域划分和范围确定见图8和图9:

a.在爆炸危险区域内,地坪下的沟、坑和以(1)(2)(4)释放源为中心,半径为1.5 m的空间划为1区;

b.以(1)(2)(4)释放源为中心,半径为15 m,地坪上的高度为7.5 m及半径为7.5 m,顶部与释放源的距离为7.5 m的范围内划为2区;

c.以(1)(2)(4)释放源为中心,总半径为30 m,地坪上的高度为0.6 m,且在2区以外的范围划为附加2区。

PEPA工艺、PU反应釜操作空间和抽真空工艺中的(3)释放源形成的爆炸危险区域的分区和范围确定见图10。

PU反应釜出料空间中形成爆炸性气体混合物的危险物质主要是干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂、聚氨酯黏合剂中的溶剂,这些溶剂的闪点低于加工温度和环境温度,溶剂的蒸气重于空气;用来装盛从PU反应釜出料口流出的干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂、聚氨酯黏合剂的铁桶长期处于开口状态,装桶的持续时间较长。故而PU反应釜出料空间的释放源主要有:(1)PU反应釜出料口;(2)开口铁桶内的液体表面;(3)铁桶开口处;(4)靠近铁桶出口液体的溅飞或泄漏。其中(2)属于连续级释放源,(1)(3)属于第一级释放源,(4)属于第二级释放源;PU反应釜出料空间采用流风机进行局部机械通风,通风等级:容器内为低级,容器外为中级。PU反应釜出料空间爆炸危险区域的区域划分和范围确定如下:

1)开口铁桶爆炸危险区域的分区和范围确定见图11;

2)PU反应釜出料口爆炸危险区域的区域划分和范围确定如下:以出料口为中心,半径为3m,高度为出料口高度的空间划为1区;距离1区边界2 m,离地面为1 m的空间范围内划为2区。图11开口铁桶爆炸危险区域的分区和范围确定

3)PU反应釜出料空间共有14个,PU反应釜出料口和较多的用于装盛干法聚氨酯树脂、湿法聚氨酯树脂、聚氨酯黏合剂的开口铁桶,因此PU反应釜出料空间整体确定为1区。

4 结束语

本人对某树脂生产企业的生产工艺及其危险品的危险特性进行了充分的了解,对树脂生产原料、产品输送、仓储危险源进行了分析,依据防雷相关规范对其危险区域进行了具体防雷分区划分和范围确定,有针对性地确定了各危险区域的防雷等级,为防雷从业人员在设计、安装、检测树脂企业危险区域防雷装置提供了有益的参考。

参考文献

[1]江苏省环境监测中心《.突发性污染事故中危险品档案库》http://www.ep.net.cn/msds/index.htm.2012年7月17日访问.

[2]GB12268-90.危险货物品表[S]..

[3]GB50058–92.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].

班级卫生区域划分 篇4

学前班：教学楼前一楼走廊

一年级：教学楼铁门至三楼全部楼梯间，每个楼梯间至护栏部分 二年级：操场下台阶，教师办公楼铁门至二楼

三年级：教学楼前花坛操场，到水沟边为止，班级门前走廊 四年级：教师办公楼前操场包括垃圾桶。班级门前走廊 五（1）班：学校门口大路路口至民房处中线。班级门前走廊 五（2）班：学校大门路灯处至民房处线，以线为准。班级门前走廊 六（1）班：操场中线到厕所包括垃圾桶，教学楼前排水沟。班级门前走廊 六（2）班：操场中线到操场入口及围墙包括垃圾桶，教学楼后排水沟，班级门前走廊

垃圾桶负责班级，将垃圾倾倒完毕，清理外观即可。厕所由三年级以上轮流打扫

区域划分知多少 篇5

定理1 平面内n (n∈N*, 以下省略) 条直线, 将平面最多划分成undefined个区域.

证明 依题意这n条直线相互之间任何两条都相交, 任何三条都不共点.记n条直线把平面分成f (n) 个部分, 则n-1条直线把平面分成f (n-1) 个部分.如f (1) =2, f (2) =4, f (3) =7, 当添加第n条直线时, 这条直线与前n-1条直线有n-1个交点, 因此这条直线被分被分割成n段, 每一段把前面的区域划分为两部分, 因此多出n个部分, 这样就有:f (n) =f (n-1) +n, 取n=2, 3, 4, …, n, 累加得undefined.所以平面上n条直线, 将平面最多分成undefined个区域.

推论 平面内的n条直线, 将平面内的圆面最多划分成undefined个区域.

证明 依题意这n条直线相互之间任何两条都相交, 任何三条都不共点.画一个大圆将n条直线的所有交点都包括在其内部, 这个大圆就可以看成是二维平面区域, 所以n条直线划分大圆所得的区域的个数就等于划分平面所得的区域的个数, 由定理1可得:平面内的n条直线, 将平面内的圆面最多分成undefined个区域.

定理2 平面内的n个圆, 将平面最多划分成n2-n+2个区域.

证明 依题意, 这n个圆相互之间任何两个都相交, 任何三个都不共点.记n个圆将平面最多分成f (n) 块区域, 则n-1个圆把平面分成f (n-1) 块区域.如f (1) =2, f (2) =4, f (3) =8, f (4) =14.当添加第n个圆时, 这个圆与前n-1个圆有2 (n-1) 个交点, 这2 (n-1) 个交点把第n个圆分成2 (n-1) 段弧, 每段弧对应两块区域, 因此多出2 (n-1) 块区域.这样就有:f (n) =f (n-1) +2 (n-1) , 取n=2, 3, …, n, 代入累加得undefined.所以, 平面内的n个圆将平面最多分成n2-n+2个区域.

推论 平面内的n个圆, 将平面内的另一个圆面最多划分成n2-n+2个区域.

证明 依题意这n个圆相互之间任何两个都相交, 任何三个都不共点.画一个大圆将前n个圆都包括在其内部, 这个大圆就可以看成是二维平面区域, 所以n个圆划分大圆面所得的区域的个数就等于划分平面所得的区域的个数, 由定理2可得:平面内的n个圆, 将平面内的另一个圆面最多分成n2-n+2个区域.

定理3n个平面把空间最多划分成undefined个区域.

证明 依题意这n个平面相互之间任何两个都相交, 任何三个都不共线.记n个平面把空间最多分成f (n) 个部分, 则n-1个平面把空间分成f (n-1) 个部分.如f (1) =2, f (2) =4, f (3) =8, 进一步的结果很难由观察得到.但是当添加第n个平面时, 这个平面与前n-1个平面有n-1条交线, 由定理1可得这n-1条交线把第n个平面最多分割成undefined个平面区域, 这undefined个平面区域把所在的空间区域一分两半, 因此, 当添加第n个平面时, 多出undefined个空间区域, 这样就有undefined, 取n=1, 2, 3, …, n, 累加得 (易知f (0) =1) :

undefined

所以, 空间内n个平面把空间最多分成undefined个区域.

推论 空间内n个平面把球 (球体) 最多划分成undefined个区域.

证明 取一个大球把n个平面分割空间所得的所有有限区域都包括在内部, 这个大球就可以看成一个三维空间.所以n个平面划分大球所得的区域的个数就等于划分空间所得的区域的个数, 由定理3可得:n个平面把球最多分成undefined个区域.

定理4n个球面把空间最多划分成n2-n+2个区域.

证明 记n个球面把空间最多分成f (n) 个部分, 则n-1个球面把空间分成f (n-1) 个部分, 如f (1) =2, f (2) =4, f (3) =8, 进一步的结果很难由观察得到.作一个平面与已知n个球面都相交, 那么这个平面上就交出了n个圆, 第n个圆与前n-1个圆中的每一个圆都有两个交点, 共有2 (n-1) 个交点, 这2 (n-1) 个交点把第n个圆分成2 (n-1) 段圆弧, 每一段圆弧对应一块所在的球面区域, 每一块球面区域对应内外两块体区域, 因此当球面数由n-1个增加到n个时就多出2 (n-1) 块体区域.这样就有:f (n) =f (n-1) +2 (n-1) , 取n=2, 3, …, n, 代入累加得undefined.所以, n个相交球面把空间最多划分成n2-n+2个区域.

推论n个球面把给定的一个球最多分成n2-n+2个区域.

危险区域划分 篇6

某矿1302工作面位于-810 m水平一采区轨道上山以北, 西为正在准备的1303工作面, 东为1301工作面采空区, 北为尚未开拓的三采区, 地面标高为+43.61~+43.95 m。由于决定工作面矿山压力显现程度的岩层运动范围已经不再是直接顶和老顶[1], 老顶上方岩层决定关键岩层的运动, 即上覆岩层以空间结构的形式影响采场矿山压力的显现。

1302工作面平均采深达800 m, 已进入深部开采。因此, 基于覆岩空间结构的观点[2,3,4], 应该对1302工作面进行冲击地压的预测。1302工作面煤层顶底板情况如表1所示。

2 覆岩空间结构与动力灾害 (冲击地压和矿震) 关系评价

某矿1302工作面采深达800 m, 工作面进入深部开采, 此时决定工作面周围矿山压力显现程度的是覆岩空间结构的运动。工作面推进的过程中, 随着覆岩空间结构的变化, 如出现应力叠加而产生集中, 就可能诱发煤岩动力灾害 (冲击地压和矿震) [4]。下面利用覆岩空间结构的观点, 进行冲击地压的宏观预测。

2.1 老顶动压分析

直接顶垮落之后, 工作面上方28.5 m厚的老顶随着工作面的推进, 悬露面积继续增大, 老顶逐渐形成支点分别位于工作面前方和切眼煤体的支撑结构。这种结构首先在两个支撑点上表面拉坏, 然后在岩梁中部下表面拉坏后断裂。老顶初次来压的烈度与第一组坚硬岩梁的性质、初次垮落步距、煤体性质有关。对于1302工作面, 老顶组合岩梁厚度大, 且老顶基本由坚硬的细粒砂岩组成。因此, 可以判断老顶初次来压的烈度较大, 又因为3煤具有冲击倾向性, 老顶初次来压很有可能诱发冲击地压。

2.2 覆岩空间结构影响的危险区划定

综上分析, 分别对老顶初次来压、高位岩层初次来压、工作面形成方形时和周期来压影响的危险区范围进行划定。

(1) 老顶的初次断裂阶段。参考该矿井1301工作面的开采经验, 老顶的初次来压步距大约在30~40 m, 超前影响距离约40 m。因此, 划分老顶初次来压的危险范围区如图1所示。

(2) 高位岩层初次断裂阶段。随着工作面的推进, 当工作面距切眼90~100 m时, 岩层断裂高度将发展到煤层上方高位细粒砂岩岩层, 该岩层的破断将带来较大的动压影响, 影响距离约50 m。因此, 划分高位岩层初次来压的危险区范围如图2所示。

(3) 相邻工作面初次来压阶段。当工作面推进至1301工作面初次来压位置, 即距离切眼160~170 m时, 两个工作面的采空区覆岩同时运动, 有可能带来强烈的动压显现, 影响距离为60~80 m。因此, 划分相邻工作面初次来压阶段的危险区范围如图3所示。

(4) 工作面形成方形时阶段。1302工作面倾斜长258 m, 当工作面距离切眼258 m时即形成方形, 采场覆岩将形成“S”型覆岩空间结构。覆岩空间结构的运动易造成工作面来压大, 并诱发沿空巷道附近区域发生冲击地压, 影响距离为50~80 m, 该区域是防冲的重点区域。因此, 划分形成方形时阶段的危险区范围如图4所示。

3 地质构造与冲击地压的关系评价

3.1 区域地质构造因素影响

工作面地质构造是诱发冲击地压的因素之一, 在向斜的轴部附近会造成煤岩局部应力集中, 从而可能发生地压。1302工作面所在区域存在一个大的褶曲, 划分危险区如图5所示。

3.2 局部地质构造因素影响

局部地质构造主要包括断层和相变带。1302工作面内分布有多条断层和一条煤种分界线, 能够诱发冲击地压断层主要有FL4、FL9、FL12和FL16。根据局部地质构造分布情况, 划分危险区如图6所示。

4 冲击地压危险性的多因素耦合评价与危险区划分

根据以上对冲击地压危险性的多因素评价, 对危险区域位置、危险程度进行叠加, 叠加效果如图7所示。

5 结论

经过上述分析, 划分出具有发生冲击地压倾向的区域:皮带顺槽距开切眼160~220 m范围及拐角处、二联巷处和轨道顺槽距开切眼80~130 m范围及拐角处、二联巷处为中度危险区, 其余位置为一般危险区。需要说明的是, 在设计区段煤柱宽度时已经考虑了冲击地压防治问题, 轨道顺槽的实体帮预留了8~10 m的保护带。因此, 轨道顺槽的冲击危险程度相对较低。一般危险区发生的动力现象主要是煤炮;中度危险区发生冲击地压的可能性较大, 应加强监测和卸压。

参考文献

[1]郑江波, 莫技, 杜计平, 等.高深矿井冲击矿压防治技术[J].煤炭科学技术, 2011, 39 (12) :10-11.

[2]于贵良, 李前, 王元杰.深部急倾斜煤层分层开采冲击地压防治技术[J].煤炭科学技术, 2011, 39 (2) :17-20.

[3]张治璞, 杜昱, 龚真鹏, 等.王家山煤矿冲击地压防治研究[J].煤, 2013, 22 (6) , 41-45.

中美沿海区域划分对比研究 篇7

关键词：中国,美国,沿海区域,对比研究

2009年6月, 美国首次公布了《美国国家海洋和海岸带经济报告2009》, 该报告对美国近10年的海岸带经济、海洋经济、自然资源、市场经济和联邦支出情况等作了较为全面的研究和总结, 为更好地研究中美两国海洋经济, 本文从沿海区域划分原则、划分范围、划分方法、沿海区域对国民经济的贡献等几方面进行比较分析, 为研究中美两国海洋经济基本情况和对比分析研究提供参考。

1 中美沿海区域划分原则的对比分析

由于中美两国对海洋的认识以及海洋管理理念等方面的差异, 两国对沿海区域的划分上仍存在着显著的差异。

1.1 中国沿海区域的划分原则

我国对沿海区域的划分是基于海洋区域统计的实际工作需要, 为进一步规范海洋区域统计工作中长期存在的概念不清、方法不一、分类范围不一致等问题而提出的, 以行政划分为基础, 以海岸线为依据进行划分, 从适用范围上, 主要用于对海洋区域统计范围的界定以及在此之上进行的相关研究工作。

1.2 美国沿海区域的划分原则

美国对沿海区域的划分是基于海洋区域管理的实际工作需要, 为推行以生态系统为基础的区域管理政策, 运用生态系统的基本方法和途径将海岸带及与之相联系的流域均纳入海岸带范畴而确定的边界范围, 以行政区域划分为基础, 对沿海和五大湖地区进行划分, 目的是为实施更有效的管理, 为《海岸带管理法》提供区域管理范围依据。

从以上中美两国对沿海区域的划分原则上看, 其主要的相同点体现在以下两点:一是两国都是基于实际工作需要和便于海岸带地区的管理与发展而对沿海区域进行划分;二是两国都是从地理位置因素出发, 以行政区域划分为基础, 对沿海区域进行划分;主要的不同点是中国以海岸线为划分原则, 美国除了拥有海岸线各州以外, 还包括五大湖地区。

2 中美沿海区域划分范围的对比分析

根据中华人民共和国海洋行业标准《沿海行政区域分类与代码》 (HY/T 094-2006) , 我国沿海地区主要包括3个层次:第一层是沿海地区, 指有海岸线的沿海省、自治区和直辖市及其所辖海域、海岛等;第二层是沿海城市, 指有海岸线的沿海城市, 包括直辖市和地级市及其所辖海域、海岛等;第三层是沿海地带, 指有海岸线的沿海县、县级市和市辖区 (包括直辖市和地级市的市辖区) 及其所辖海域、海岛等。按此分类方式, 我国拥有11个沿海地区, 53个沿海城市、245个沿海地带[1] (图1) 。

《美国国家海洋和海岸带经济报告2009》对美国沿海区域的划分主要包括3个层次:第一层是指沿海州, 根据美国《海岸带管理法》规定, 沿海州包括与大西洋、太平洋、北冰洋、墨西哥湾和五大湖相毗邻的州[3];第二层是指流域县, 沿海流域县包括海岸带县和沿海河流上游区的县, 主要由海岸带县和非海岸带流域县构成;第三层是指海岸带县, 海岸带县指那些由州政府确定的《海岸带管理法》管理的县, 其中既包括滨海县又包括非滨海县。按此分类方式, 美国拥有30个沿海州, 683个流域县, 445个海岸带县 (图2) 。

3 中美沿海区域划分方法的对比分析

对比分析中美两国沿海区域的划分方法, 有很多相同点。首先, 在划分依据上, 都是以海岸线作为划分沿海地区的主要依据, 拥有海岸线的地区、州都在沿海区域划分的范围内, 中国拥有海岸线的11个沿海省市被称为沿海地区, 美国大西洋、太平洋、北冰洋、墨西哥湾沿岸的州都属于沿海州;其次, 在划分的层次上, 都是由大到小, 包括三级, 逐层涵盖, 中国从省级的沿海地区—市级的沿海城市—县级的沿海地带, 美国在经济区域分析中, 州是最基本的行政单元, 美国沿海区域划分中是从最基本的行政单位州开始, 沿海州—流域县—海岸带县。

同时, 由于观念意识和海岸带管理方式的不同, 在划分方法上, 两国又有明显的差异。美国推行以生态系统为基础的区域管理政策, 在生态系统为基础管理理念的指导下, 以海岸带及其流域作为划分沿海区域的基本依据, 将海岸带以及对海洋与海岸带产生影响的流域均纳入海岸带管理范畴;相比较而言, 中国对沿海区域的理解仅限于海岸带区域, 在沿海区域的划分上严格按照海岸线为标准进行划分, 而与海洋具有密切联系的长江、黄河等流域区域都未纳入沿海区域范畴。同时, 美国的沿海州、流域县、海岸带县3层沿海区域层次都包括未拥有海岸线的地区, 即在流域县还包括非海岸带流域县, 在海岸带县中也包括既不与海洋又不与五大湖地区相邻的非滨海县;而我国沿海地区、沿海城市、沿海地带3层沿海区域层面只包括拥有海岸线的区域。综合比较中美两国对沿海区域的划分, 美国对沿海区域的界定比中国更宽泛些。

4 中美沿海区域对国民经济贡献比较

人口的激增, 陆域资源的减少, 使得海洋受到人们越来越高的重视, 人们的生产生活逐渐向海洋转移。2007年, 中美两国居住在沿海地区的人口分别占到全国总人口的41.6%和81.4%, 人口的趋海性表现得越发明显。人口的趋海性推动了沿海地区经济的快速发展, 2007年我国沿海地区生产总值达到16.0万亿元, 占国内生产总值的64%;美国沿海州GDP达到11.4万亿美元, 占国内生产总值比重达到83%。

由于美国划定的沿海区域范围比我国宽泛, 包括五大湖毗邻州, 上述几组数据比较结果, 美国各项指标均高于我国, 若将我国长江、黄河流经省份计入沿海地区, 我国沿海地区人口占全国人口比重和沿海地区GDP占全国的比重两项指标值将超过美国, 因此中美两国沿海地区经济对国民经济的贡献不具可比性, 但可以反映, 中美两国沿海地区经济在国民经济中均占有举足轻重的地位, 对国民经济的增长发挥了重要的作用 (表1) [2,4]。

注:中国的数据指中国11个沿海地区的数据, 来源于《中国统计年鉴2008》, 美国的数据指美国30个沿海和五大湖州的数据, 来源于《美国国家海洋和海岸带经济报告2009》.

5 启示和建议

中美两国都非常重视海洋, 在海洋资源的开发利用以及海洋生态环境保护治理等方面做了很多工作, 在海洋管理模式和理念方面有很多相似之处, 如沿海区域划分方法, 反映了中美两国对海洋实行逐级管理模式的一致性;以海岸线为沿海区域划分基础, 反映了中美两国对海洋区域划分理念基本一致。同时, 由于两国沿海区域划分目的不同, 划分方法和结果还存在一些差别。美国对海洋的理解建立在生态系统基础之上, 将海洋定义为海洋、海岸带和五大湖水域, 体现着以生态系统为基础的区域管理理念, 对海洋的认识更为宏观;我国对海洋的管理侧重于对岸线的直接开发与利用, 对海洋的贡献和价值以及海洋问题的解决只限于沿海区域。

因此, 为更好地履行国务院新赋予国家海洋局的“三定”职责, 开创海洋工作新局面, 在今后海洋经济管理服务等工作中, 我们应多学习国外的先进理念, 并结合海洋工作中的实际情况, 进一步提高海洋认识的深度和广度, 树立大海洋意识。

参考文献

[1]国家海洋局. (HY/T094-2006) 中华人民共和国海洋行业标准《沿海行政区域分类与代码》[S].北京:中国标准出版社, 2006:1-10.

[2]国家统计局.中国统计年鉴[M].北京:海洋出版社, 2008:49-50, 110.

[3]国家海洋局海域管理司.国外海洋管理法规选编[Z].北京:海洋出版社, 2001:577-581.

浅谈我国煤矿水害区域划分 篇8

关键词：煤矿水害,区域划分

我国煤炭资源储量丰富, 一直是支撑我国经济高速发展的主要能源。由于我国是一个由多个构造板块经多期次地质构造运动拼合而成的陆地, 地质条件十分复杂, 水害问题十分严重。因此, 总结我国煤矿水害的区域划分及其特点, 有利于针对性的对煤矿水害进行防控。

1 我国煤矿水害区域划分

1.1 华北石炭-二叠纪煤田岩溶-裂隙水害区

华北型煤田位于我国阴山构造带以南、秦岭-大别山构造带以北、贺兰山构造带以东直至渤海的中国广大区域。按照我国行政区划, 该区主要包括北京、河北、河南、山东、山西、内蒙古西部、陕西、宁夏、江苏、安徽等十个省市区内的煤田。含煤岩系主要是晚古生代的石炭-二叠系地层。

该区属亚湿润-亚干旱气候区, 年际平均降雨量为400mm/a-800mm/a。主要水害问题是煤层底板岩溶裂隙突水和老空水突水以及矿区排水、供水以及环境3者之间的相互关系。区内中奥陶统灰岩岩溶发育, 厚度较大, 含水层富水性强, 带压较高, 且随着煤层开采深度的增加, 区内深部下组煤开采已成必然趋势, 造成煤层底板突水危险性增加;区内煤层开采历史悠久, 对老空区范围勘探不明, 以及浅部煤层开采形成的采空区积水, 易发生老空水突水危险;华北型煤田部分区域第四系松散孔隙含水层不整合覆盖于煤层地层之上, 易造成顶板水害事故。

华北型煤田煤矿开采时, 矿井涌 (突) 水较频繁, 突水量大, 常影响矿井正常生产, 对矿井疏排水系统建设要求更高。区内深部下组煤带压较高, 且底板含水层富水性较强, 造成大量煤炭资源无法开采, 造成资源浪费。

1.2 华南晚二叠纪煤田岩溶水害区

华南型煤田主要分布在昆仑-秦岭构造带东段以南、川滇构造带以东至东南沿海的中国广大南方区域, 行政区域主要包括福建、江西、湖南、湖北、广西、重庆、贵州、云南四川9个省区。中、晚二叠世含煤地层为华南的主要含煤地层。

该区煤系地层底部发育有二叠系茅口灰岩, 厚度较小, 但是岩溶较发育, 地下暗河、溶洞等分布较多, 顶板发育长兴灰岩, 顶底板含水层比较发育, 且该区地形切割强烈, 降雨集中, 雨季汇流较强, 易发生淹井等事故。该区属湿润气候区, 年际降雨量为1200mm/a-2000mm/a, 降雨主要集中在5月-9月。区内煤田主要受底板突水、顶板突水以及雨季洪水问题。由于我国华南地区低山丘陵发育, 地形切割强烈, 雨季汇流条件发育, 且雨季降雨量大、水势凶猛, 对煤矿安全生产存在严重威胁。

该区矿井突水频繁, 常影响矿井正常生产甚至淹井事故;突水量大, 矿井正常涌水量也大, 对矿井排水能力要求较高, 矿井防治水投入巨大;区内岩溶地貌发育, 地面塌陷严重, 且井下突水伴有泥沙, 堵塞井巷;雨季矿井突水危险性增大。

1.3 东北侏罗纪煤田裂隙水水害区

该区主要分布在阴山构造带以北地区, 行政区域属辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部等4个省区, 区内含煤岩系主要为晚侏罗-早白垩世陆相含煤岩系, 局部区域 (三江-穆棱河区域) 存在近海型含煤岩系。

该区属湿润-亚湿润气候区, 主要受地表水、老空水以及第四系松散层孔隙水以及裂隙水水害, 由于区内含煤岩系基地岩溶不发育, 含水性比较弱, 因此底板水害对煤层开采威胁不大。

总体来说, 该区矿井水害对矿井正常生产影响不大, 部分矿区受地表水和第四系孔隙含水层水害危害较重, 有时造成淹井事故。

1.4 西北侏罗纪煤田裂隙水水害区

该区主要分布在昆仑山-秦岭构造带西段以北、贺兰山构造带以西地区, 行政区划属甘肃、青海、新疆3个省区, 区内含煤岩系主要为侏罗系含煤地层。

该区属干旱气候区, 局部地区为亚干旱区, 多年平均降雨量为25mm/a-100mm/a, 降雨稀少, 总体来说区内干旱少雨, 地表及地下均严重缺水, 生活用水和工业用水困难, 仅有少部分地区有地表水和老窑水构成的煤矿水害。

1.5 其他区域煤田水害区

该区主要是指西藏-滇西中生代裂隙水水害区和台湾第三系裂隙-孔隙水水害区, 西藏-滇西中生代裂隙水水害区分布在我国昆仑山-秦岭构造带西段以南、川滇构造带以西区域, 行政区划属西藏、滇西等省区。台湾第三系裂隙-孔隙水水害区分布在我国宝岛台湾。这两个区域煤田储量仅占全国储量的0.1%, 含煤岩系以陆相碎屑岩系为主, 含水性弱, 水文地质条件较简单, 水害也不严重。

2 总结

煤矿水害严重威胁着煤炭资源的安全开采, 煤矿要大力加强对矿井防治水的重视力度, 分析矿井水害及水文地质条件, 加强防治水基础工作, 加大防治水投入, 切实保障煤炭资源的安全开采。

参考文献

[1]武强, 等.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析[J].煤炭报, 2013, 06:901-905.

[2]刘振宇.我国煤矿水害基本特征、致灾机理及对策[J].内蒙古煤炭经济, 2011, 02:13-17.

平面区域几何划分的拓扑算法研究 篇9

区域划分在地理信息系统、地球物理学、计算机图形学以及计算几何等领域有着广泛的应用。区域划分一般有两种方案:第一种是通过人机交互实现对区域的划分。该方案需要人工将各子区域划分输出。第二种方案是通过图形识别及智能化对区域进行划分。这种方案只需将给定区域和划分的折线相关数据输入,就可以将所有能形成的闭合子区域识别输出。由于第二种方案减少了很多人工操作,而且输出结果更加精确,因此得到了广泛研究。文献[2,3]的区域划分算法只是从诸多的图形块中划分出不同图形块所包含的实体元素,在工程制图上广泛应用。但是,对于其它领域的区域划分,受到了局限。如地理信息系统中,给定一个区域用若干条折线对其进行划分后,所划分出的子区域块之间具有拓扑关系。这样既要求划分的子区域准确地识别输出,同时又要保证各子区域的拓扑关系。因此,研究这样一个算法用来解决平面区域几何划分的问题具有重要的意义。

本文提出了一个有效的平面区域几何划分的拓扑算法,通过选取合理的数据结构,以及设计最佳路径选择方法,最终将所有子区域准确输出。

1 算 法

1.1 基本概念

(1) 折线

它是一个由若干条线段首尾相接的线段链。它的各线段连接点叫该折线的节点,用N表示。

(2) 平面区域

由折线所围成的闭合区域。区域的顶点用V来表示。

1.2 数据结构的选择

由于区域被划分后,各子区域相互间存在着拓扑关系。为了能高效而且准确地遍历出所有存在的子区域进行输出,本算法采用双向链表的结构。区域和折线都由双向链表结构来表示,使用如下结点数据结构来存储区域的顶点,折线的节点,以及交点,定义如下:

struct Vertex

{

double x, y ;

int inters ;

BOOL PrevUsed ;

BOOL NextUsed ;

Vertex *nextVertex ;

Vertex *next ;

Vertex *previous ;

Vertex *neighbour ;

};

x,y表示顶点、节点或者交点的坐标;inters用来标志该点的属性类型(IsVertex 表示顶点,IsNode 表示节点,IsCrossInPolygon 表示在区域内部的交点,IsCrossOnPolygon 表示在区域边界上的交点,IsNodeAndCrossInPolygon 表示在区域内部既是折线的节点同时也是交点,IsVertexAndCrossOnPolygon 表示区域上的顶点同时也是交点,UseLess 表示在遍历输出过程中此点不能输出);previous 指向前一个结点(顶点,节点或者交点);next 指针类型,指向下一个结点;prevUsed 布尔类型,用来表示用在遍历输出的时候表示指针previous所指的结点是否已经被输出过;nextUsed 用来表示指针next所指的结点是否已经被输出过了;nextVertex 指针类型,指向区域当前顶点指向后一个顶点;neighbor 指针类型,当求出一个交点时要建立交点类型的结点,并用指针域neighbor连接。

对于各个子区域输出,需要设立一个链表Output,该指针链表的结点数据结构如下:

struct Output

{

CSubregions *pSub;

Output *next;

}

本文在算法的实现过程中建立了五个链表:

(1) 区域的双向数据链表。用来存储区域的顶点数据,并且当区域边上有交点时插入该该链表中。

(2) 折线的双向数据链表。用来存储划分折线的节点数据,并且当折线上有交点时插入该到链表中。

(3) 折线与折线间的单向数据链表。用来存储每条折线的头指针。

(4) 区域边上的交点单向数据链表。

(5) 区域内部交点的单向数据链表。

举个简单例子(图1)来说明本算法的数据结构。

图1所示,是一个三角形区域{V1,V2,V3 }被一条折线N1-N2-N3划分成两个子区域{I1,N2,I2,V3,I1}和{I1,V1,V2,I2,N2,I1}。根据区域被划分后形成的各子区域的几何特点,不难观察每一个输出的子区域的顶点至少有一个是交点。因此,利用链表(4)和(5)两个交点的数据链表来进行可以遍历输出各个子区域,当把交点链表中所有的交点取完,则输出完毕。这就解决了如何输出所有子区域的问题。遍历时可以按顺时针或逆时针方向进行,本文规定采用顺时针。

但是,这样会出现子区域被重复输出的情况。为了解决这个问题,本文变量在前面选择的结点数据结构里面有两个BOOL类型的PrevUsed和NextUsed,从而使得每条边每个方向只能遍历一次,也就是说每条边最多只能遍历两次,如边I1N2,当从I1遍历到N2时,将I1结点可以利用PrevUsed和NextUsed来控制边I1N2边的遍历次数。由于节点N1和N3与对区域的输出无关,将这两个点的属性标记为UseLess,表示该点不能遍历,应转向另一个方向遍历。

根据图1,本算法的数据结构如图2所示。

1.3 算法的主要思想及实现流程

本算法主要分五个阶段:

(1) 输入给定区域和划分的折线数据,建立各自的双向链表。

(2) 求区域与折线的交点,每求出一个交点时建立两个交点类型的结点,分别插入到区域和折线的链表中。然后把这两个结点的指针依次存储到区域边上的交点链表中。其次,求出折线与折线之间交点,同样的方式,每求出一个交点时建立两个交点类型的结点,分别插入到两条折线的链表中。然后,判断该交点是否在区域内,如果这个交点是区域内部的交点就将其建立的两个结点的指针依次存储到区域内部的交点链表中,否则存储到区域边上的交点链表中。在求交点时对某些特殊情况的处理将在后面介绍。

(3) 从所建立的区域边上的交点链表中按序取出一个结点,如果该结点是在区域的链表上,就以该结点为起始点沿区域链表按顺时针进行遍历,每遇到下一个交点就通过最佳路径的选择出最佳路径,然后跳转到这条路径上继续进行顺时针遍历,直到回到起始点,完成一个子区域的遍历,并将其存储。如果该结点是某条折线链表上的结点,以该结点为起始点沿其前继方向顺时针进行遍历,与上述同样的操作,如果遍历出子区域就将其存储,然后仍然以最初选择的结点为起始点,区别是延其后继方向顺时针遍历,其他操作同上。对交点链表中的每个结点实施同样操作,直到把该交点链表全部取完。

(4) 从所建立的区域内部交点链表中按序取出每一个结点,采用与步骤(3)相同的操作,直到把该交点链表所有结点都取完。

(5) 将遍历出的所有子区域进行输出。设区域用VA表示,所遍历出的子区域子集为VA0 , VA1 , VA2 , … , VAn 。同时有关系为:

应该说明的是,从一个结点开始遍历时有时不能遍历出子区域,也就是在顺时针遍历的过程中,不能回到该结点,那么就跳到下一步操作中,继续进行遍历。

1.4 交点的计算

算法的主要计算量就是在求交点的过程,选取一个高效率的求交计算方法对提高本算法的效率尤为重要。文献[1]中在求交问题上提出了一个高效、简便的算法,利用了计算机图形学中的错切变换,对被指定的线段进行错切变换使其错切成水平线,然后对与其相交的线段进行与其参数相同的错切变换,通过判断是否相交然后计算出交点。但该算法的精度会随着水平错切的线段的垂直角度而变化,越接近垂直的线段,其求交越不精确,比如线段两端点的横坐标是相邻像素点。鉴于此,本文提出了一个改进的求交算法。

当所选定线段斜率的绝对值小于等于1时,将其沿Y轴方向错切成水平,如图3中(a)图所示。得到的交点的x值不变。然后与其相交的线段作相应的错切,判断其端点是否位于水平线段两侧,说明存在交点得到X坐标,然后对该交点以相同的参数进行反错切变换得到交点的y值。

当所选定线段斜率的绝对值大于1时,让其沿X轴方向错切成水平,如图3中(b)图所示。得到的交点的y值不变。然后与其相交的线段作相应的错切,判断其端点是否垂直线段两侧,说明存在交点得到y坐标,然后对该交点以相同的参数进行反错切变换得到交点的x值。

下面还需要对如图4所示的六种典型的特殊情况进行相应处理,其中V1,V2,V3是区域的顶点,N1,N2,N3是折线的节点。

对于a情况,区域的顶点V2如果在折线上,就把该V2作为是交点,然后只需建立1个交点类型的结点,用指针域neighbor将其与存储顶点V2的结点相连,然后将该结点插入到折线链表中。

对于b情况,折线的节点N2如果在区域的边界上,就把N2作为是交点,然后只需建立1个交点类型的结点,用指针域neighbor将其与存储节点N2的结点相连,然后将该结点插入到区域链表中。

对于c情况,区域的顶点V2与折线的节点N2重合,那么直接将这两个重合点标记为交点,用指针域neighbor彼此相连。

对于d、e、f情况,是两条边重合的情况,作如下处理:d情况中将V1,V2作为交点,分别建立1个各自的交点类型的结点来存储,用指针域neighbor各自彼此相连后插入到折线链表中。e情况中将N1,V2作为交点,对于节点N1建立1个交点类型的结点存储N1,用指针域neighbor彼此相连后插入到区域链表中,同样的方式,顶点V2再建立1个交点类型的结点存储V2,用指针域neighbor彼此相连后插入到节点链表中。f情况中将N1,N2作为交点,分别建立1个各自的交点类型的结点,用指针域neighbor彼此相连后插入到区域链表中。

应该说明的是,同理可以利用上述解决特殊情况的方法来处理折线自身以及折线与折线之间所存在相关的特殊情况。

1.5 最佳路径的选择

当沿着区域或折线开始遍历时,遇到交点时就应该选择最佳的路径,这个路径要保证遍历方向是顺时针,而且遍历所得到的子区域里面没有包含其它子区域。本文提出一个方法来选择满足上述条件的最佳路径:当进行遍历时遇了一个交点,就对沿该方向的线段进行错切变换,错切的原则与1.4介绍的求交点的算法相同,与该线段相交的所有线段也要随之作相应的错切变换。

沿线段ViVi+1某一方向进行遍历时,对该线段进行错切变换后会出现两种情况:一种是错切成水平的情况,另一种是错切成垂直的情况。

如图5所示,ViVi+1沿Y轴错切成水平方向的情况,如果ViVi+1方向是从左向右的,选择下半区域与AB夹角最小的为最佳路径,所以在从Vi到Vi+1的遍历时,遇到交点M以后转向N4。如果ViVi+1方向是从右向左的,选择上半区域与ViVi+1夹角最小的为最佳路径,所以在从Vi到Vi+1的遍历时,遇到交点M以后转向N1。

如图6所示,ViVi+1沿X轴错切成垂直方向的情况, 如果ViVi+1方向是从上向下的,选择左半区域与ViVi+1夹角最小的为最佳路径,所以在从Vi到Vi+1遍历时,遇到交点M以后转向N1。如果ViVi+1方向是从下向上的,选择右半区域与ViVi+1夹角最小的为最佳路径,所以在从Vi到Vi+1遍历时,交点遇到M以后转向N2。

应该说明的是,上面列举的是三条线段相交于一点的情况,对于N条线段相交于一点同样适用。如果交点只有两条线段相交的情况无须判断,直接跳转到另一条线段顺时针方向的结点即可。这里有一个前提就是用来判断几个可能会转向的点的属性不能是Useless的点,在前面数据结构一节已经介绍过。

2 算法实例与总结

该算法已经在VC平台实现,并开发了相关软件进行应用,取得了很好的效果。如图7所示,输入区域和若干条划分折线,其中区域的各顶点坐标分别为(527,141)、(368,321)、(524,517)、(786,480)、(827,269)。图中有5条划分折线,各条折线的节点坐标分别为(395,209)、(558,343)、(474,491);(714,153)、(680,374)、(830,464);(359,259)、(638,299)、(804,210);(400,442)、(459,376)、(679, 420)、(833,372);(590,327)(568,229)、(636, 136)。

用本文算法将各子区域识别输出,如图8所示(各子区域显示不同颜色,表示各个不同子区域已经被识别输出)。

输出的各子区域顶点坐标如下:

第1个输出子区域有6个顶点(436,243)、(476,275)、(581,290)、(568,228)、(607,175)、(527,141);第2个输出子区域有3个顶点(415,267)、(476,275)、(436,243);第3个输出子区域有4个顶点(486, 469)、(531, 390)(458, 376)、(434, 403);第4个输出子区域有7个顶点(434,403)、(458,376)、(531,390)、(558,343)、(476,275)、(415,267)、(368,321);第5个输出子区域有7个顶点(793,442)、(730,404)、(679,420)、(531,390)、(486,469)、(524,517)、(786, 480);第6个输出子区域有3个顶点(805,380)、(730,404)(793,442);第7个输出子区域有3个顶点(704,216)、(696,267)、(752,237);第8个输出子区域有6个顶点(752,237)、(696,267)、(680,374)、(730, 404)、(805,380)、(827,269);第9个输出子区域有6个顶点(607, 175)、(568, 228)、(581, 290)、(638,299)、(696,267)、(704,216);第10个输出子区域有9个顶点(476,275)、(558,343)、(531,390)、(679,420)、(730,404)、(680,374)、(696,267)、(638,299)、(581,290)。

该算法的主要工作量在于求交的判断与计算上。基于所提出的改进的求交方法,可以极大地提高区域划分算法的效率。选取合理的数据结构可以很好地避免子区域重复遍历输出的问题,进一步提高了算法的效率。同时本文利用最佳路径选择方法则可以将各子区域准确地遍历输出。实验结果表明,该算法可以准确地将所有子区域识别输出。

摘要：给定一个任意形状的平面区域,用若干条折线将该平面区域划分成若干子区域,针对如何能将各子区域识别输出,提出了一种平面区域几何划分的拓扑算法。根据各子区域之间的拓扑关系,选取了合理的数据结构,并利用最佳路径选择方法,最终将所有子区域准确输出。其中判断和计算交点也是该算法中的主要工作,通过改进一个现有的求交计算方法,进一步加快了算法的运行速度。实验结果表明,算法的效果很好。

关键词：区域划分,拓扑,最佳路径,子区域

参考文献

[1]刘勇奎,高云,黄有群.一个有效的多边形裁剪算法[J].软件学报,2003,15(4):845-856.

[2]李书红,李西琴,赵姗姗.基于ObjectARX的AutoCAD图形区域划分算法研究[J].工程图学学报,2006(04):167-171.

[3]陈志远,李西琴.基于边界搜索的图形区域划分算法[J].现代制造工程,2005(9):46-49.

[4]M de Berg,M van Kreveld,M Overmars,et al.Computational Geome-try:Algorithms and Applications[M].NewYork:Springer Verlag Ber-lin Heidelberg,1997.