第一篇：B090406 让压支护技术在大采深、高地应力巷道的应用

让压支护技术在大采深、高地应力巷道的应用

李伟民1 李德元1 高维宇1 许凤国2

[1-阜新矿业集团公司清河门煤矿,辽宁 阜新 123006；2-阜新矿业集团公司，辽宁 阜新 123000]

摘 要 针对矿井大断面、大采深、高地应力、服务年限长的巷道掘进支护现状及围岩特点，提出采用高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护技术控制大断面、大采深、高地应力巷道围岩持续变形的方法，并在我矿巷道掘进实际施工中进行支护实践应用，取得较好效果。

关键词 大采深 高地应力巷道 高强让压锚杆 联合支护

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前 言

阜新矿业（集团）公司清河门煤矿是一座开采40多年的老矿井，现在矿井的生产格局是“两区两面”，由于矿井的多年开采，现已开采三水平-800m高左右。343采区是清河门煤矿的现生产采区，开采三水平四煤组的煤炭，开采深度在-520～-820m之间，本组内多煤层可采，层间距较薄。在这种大采深、高地应力的情况下进行大断面掘进施工，巷道的支护极其困难。343采区北翼集中材料道是运输、行人兼通风的主要巷道，设计全长920m，施工标

2高在-789m左右，巷道净断面14.4m，服务年限为5年。巷道原采用锚、网、梯+锚索联合支护，掘进施工一段时间后，巷道变形严重，巷道的维护与翻修工程量较大，整个巷道范围内锚杆、锚索受力比较明显，部分锚杆的螺母崩脱，金属网形成许多网兜，容易造成冒顶事故。鉴于此种现状，为了提高巷道的掘进速度，降低支护成本，保证生产使用的安全，进行了高强让压锚杆支护技术实验。存在的问题

煤矿锚杆支护技术已经得到了广泛的应用，但目前的锚杆、锚索种类单一，难以适应不同地质采矿条件变化的需要。随着煤矿开采深度的不断加大，巷道围岩变形量大，自稳能力差，巷道变形现象会越来越严重，这对锚杆、锚索支护设计的要求也越来越严格，巷道支护问题在煤矿的安全生产中就显得更加突出。合理的支护形式及参数设计既能有效控制围岩的变形，又可以降低支护成本。巷道地质条件各不相同，同样的材料支护效果也各不一样。在深部开采掘进过程中，要面临很多影响巷道支护的问题，如：随着采深的增加，压力增大多少、巷道变形范围如何及变形量多少、巷道周边的主应力方向如何、应力随采深增大的梯度是多少，这些问题直接影响煤矿的综合效益及安全生产。也有的矿井仍沿用浅部的支护方法和管理经验，从而造成支护失效，常出现大量的折梁断腿、锚杆失效、反复维修、冒顶塌方等现象，耗费了大量的人力、物力、财力，仍不能保证安全生产。

造成这些不安全因素的原因主要是对大采深、高地应力的巷道支护没有采取有针对性的支护方式和手段，难以提出合理有效的深部地压控制措施和配套的巷道支护方法。因此，深部开采首先应解决的是巷道施工中的“安全、高效、经济、快速”支护问题。支护原则

要解决上述支护现状存在的问题，就要有一个相对于大断面、大采深、高地应力巷道支护的支护原则。采用预应力高强让压锚杆提高支护结构共同承载载荷是一个很好的解决方法。在支护与围岩的相互关系上，高强让压锚杆支护有3个突出特点：

① 符合围岩与支护结构共同承载的基本支护思想；

② 及时主动支护，即在岩体开掘早期进行让压锚杆安装，安装后即对围岩提供显著的轴向和横向的支护阻力，避免岩体松动和塑性松动圈的增大；

③ 属于柔性支护，选择合理的支护刚度，使支护完成后，仍能与岩体一起产生少量的位移，释放部分能量，既保持岩体受力平衡，又保持支护结构不失稳。

新型高强让压锚杆是在此基础上采用了一种合理有效的让压方式，在锚杆承受载荷接近过载时象安全阀一样起到让压作用，从而保护锚杆杆体不被破坏。采用高强度预应力让压锚杆可以加大锚杆的间排距，减少锚杆的用量，提高掘进速度，降低掘进成本，同时可以保证良好的支护性能。

343区北翼集中材料道属于大断面、大采深、高地应力易变形巷道，并且使用年限较长。对于这种类型的巷道，锚杆支护系统设计必须满足: ① 合理的锚杆安装应力。锚杆的安装应力是控制围岩早期变形的重要参数，安装应力过小会使围岩发生过大的早期变形，松散破碎圈增大，引起顶板破碎，锚杆受力增加。一个合理的锚杆安装应力如同液压支架的初撑力一样重要。

② 高支护强度。在大采深、高地应力、中厚煤层大断面掘进的条件下，支护强度必须提高。

③ 锚杆须具有让压性能。为了防止锚杆承受过度载荷而破断，锚杆必须有一定的变形让压性能。然而，这种变形让压必须是有“控制”的让压，通过有效“控制”的让压使巷道内的联合支护系统成为一个整体，从而改变整体支护效果。合理的让压性能应该做到锚杆在一定吨位上稳定让压，以保证巷道支护效果，防止锚杆杆体发生突然破断。

④ 提高辅助支护系统强度。一个完整的支护系统包括高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索进行联合支护，使煤层顶板形成一个整体的层状组合梁，来达到提高整体支护强度的效果。

深部巷道基本支护原则与理念就是要形成高安装载荷、高整体支护强度、锚杆变形可靠让压的最佳层状组合梁。巷道支护实践

3.1 高强度让压锚杆支护系统设计

煤矿顶板是由不同层状岩体组合成的层状组合梁，为了使组合梁达到其最佳强度，应该设计合适的锚杆长度及锚杆系统的安装应力。达到最佳组合梁的锚杆系统设计应满足下列条件：

① 通过调整安装应力，使锚杆支护系统应能够控制锚固范围内的顶板离层，这需要选择合理的锚杆类型和安装应力；

② 锚固系统应能够减少或消除顶板的拉应力区； ③ 锚杆应能够锚固在稳定的岩层中；

④ 锚固系统应有足够的能力来控制顶板，并且在整个需要支护期间内不失效。根据支护理论和支护经验，经过数值分析，确定如下支护方案：（1）锚杆支护参数

采用高强预应力可变形让压均压高强度螺纹钢锚杆支护，锚杆屈服强度为500MPa。顶板锚杆直径20mm、长2400mm，间排距为1000×800（mm），用2卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固；两帮锚杆直径18mm、长2000mm，间排距为900×800（mm），两帮用2卷Z2350型树脂锚固剂卷锚固。

（2）锚杆预应力 根据有限元分析，提高安装应力可以减小或消除顶板中的拉应力区，可以消除顶板岩层的离层，从而取得最佳层状组合梁的效果，顶板锚杆安装应力最小为40kN，两帮锚杆的安装应力不小于30kN，根据不同情况调整预应力。

（3）辅助支护系统

辅助支护系统包括鸟巢锚索、W型钢带和金属网。根据地质条件变化、煤层采动影响及围岩松动圈的影响范围等因素，选用直径17.8mm、长8300mm的鸟巢锚索，用2卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固，托盘为200×200×10（mm）的球形锚索托盘；W型钢带使用型号为BHW270-2.75，长度为4300mm，通过W形状及高强材料来提高钢带的钢性，通过锚杆联结成为一个整体；菱形金属网可有效防止漏矸、漏顶，而且其自身强度还可以控制两帮变形，并可以与让压锚索、让压锚杆、W型钢带形成一个整体，使支护系统形成整体。3.2 巷道支护施工方案

按照作业规程规定先进行敲帮问顶、打炮孔眼、爆破。爆破完毕，立即安设顶板锚杆；帮锚杆滞后工作面不大于5m，顶、帮破碎时，帮锚杆跟至工作面。要保证锚杆达到设计的预紧力和锚固力的要求，锚杆安设角度需符合设计要求。巷道支护如图1所示。

图1 巷道支护断面图 支护效果

清河门煤矿343采区北翼集中材料道采用高强让压均压锚杆支护，通过监控巷道所受掘进和采煤工作面的地压影响，掌握围岩的变形规律，以确定巷道的支护效果，以便及时采取措施保证矿井安全生产。矿压监测的主要内容包括：巷道煤岩体表面位移监测、顶板离层监测、锚杆受力状态监测、锚杆安装应力监测与锚固力监测。高强让压锚杆支护方式与原有支护方式效果相比，巷道的变形量大大减小，整个巷道范围内受力均匀，没有出现网兜现象。采用高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索进行联合支护，减少巷道的维护与翻修工程量，提高巷道的掘进速度，降低支护成本。结 论

① 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护的支护质量和支护强度均达到了预期的设计要求。在施工过程中及现在的使用时间内，巷道变形量明显减小，支护效果明显。

② 采用高强让压锚杆+鸟巢锚索+W型钢带+金属网联合支护的支护成本每米巷道比原支护方式节约128.89元，同时减少了维修、翻修的人力、物力、财力。

③ 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护可以有效控制围岩变形，在经济合理的条件下提高支护强度、支护表面质量和支护效果，提高了掘进速度，保证了生产安全。

④ 高强让压锚杆、金属网、W型钢带+锚索联合支护技术不但可以减少支护施工量、降低支护成本，而且可以防止原支护方式导致的稳定巷道“二次变形”现象，具有较高的推广价值。

第一作者简介 李伟民 男，1970年出生，1993年7月毕业于阜新矿业学院采矿专业，工学学士。现任阜新矿业（集团）公司清河门煤矿矿长，高级工程师。

（收稿日期：06-30；责任编辑：黄 翔）

第二篇：B090402 高应力松碎围岩巷道返修支护技术实践

高应力松碎围岩巷道返修支护技术实践

高 波 高占锋

[山东泰丰矿业集团有限公司，山东 新泰 271204]

摘 要 王家寨煤矿3403运输巷在上层煤柱的应力和工作面的采动影响下，出现了高应力和巷道大变形的问题。针对巷道的支护情况和变形特征，采取锚网索的支护方式，分段整修、灵活处理的施工措施，使复杂地质条件下的巷道返修取得了成功，技术和经济效益良好。

关键词 高应力 返修 巷道破坏

---------概 述

由于井田受莲花山大断层（落差大于2000m）和井田大断层的影响，井田内次生构造极其发育。矿井生产进入-510m水平后由于围岩压力大和受采动影响，大部分巷道破坏严重，直接影响到矿井的安全生产。

3402工作面回采过程中，将其轨道巷进行沿空留巷作为3403工作面的运输巷。由于受上层区段保护煤柱（距离巷道顶板27m）以及3402工作面采动的影响，3403运输巷顶、帮受压变形严重，巷道顶板出现裂缝、网兜和大面积沉降现象，导致巷道无法满足通风、行人和运输的需要，影响了矿井的安全生产。在接续紧张的情况下，3403运输巷的返修支护问题成为泰丰矿急需解决的技术难题。巷道的受力情况及返修支护设计

2.1 原巷道断面特征

3402轨道巷（3403运输巷）于2006年完成掘进，巷道为矩形断面，设计宽度为2.8m，高度为2.3m。巷道原始支护为锚杆支护，局部巷道变形处采取了架设钢棚的方式进行了加强支护。

2.2 巷道的围岩特征与受力情况

巷道顶板为复合顶板，主要以粉砂岩、中砂岩、细砂岩为主，夹多层煤线、页岩，裂隙发育，节理多。粉砂岩抗压强度为33.1～64.5MPa，中砂岩60～114.9MPa，平均79.6MPa，底板遇水膨胀现象明显。

将所分析巷道假设为一个六面体模型，如图1所示。

图1 三维数值分析模型图

利用ANASY划分网格建立模型，然后将模型导入FLAC中进行计算。根据半平面体在边界上受垂直集中应力公式，计算出上层煤柱对巷道的应力。通过积分得到半平面体在边界上受均布载荷时任意一点应力增量计算公式，具体公式如下：

qybyax(yb)x(ya) xarctanarctan222xxx(yb)x(ya)2 yarctanarctan2222xxx(yb)x(ya)qybyax(yb)x(ya)qx2x2 xy2x(yb)2x2(ya)2经计算巷道的压力在13MPa～21MPa，因而导致巷道锚盘撕裂、锚杆拉断不等。

2.3 巷道的变形破坏特征

巷道原支护采用直径18mm、长2000mm的树脂螺纹锚杆，间排距为800×800（mm）。锚杆出现拉断、锚盘撕裂、部分工字钢棚出现扭曲或挤弯的现象。巷道顶板出现台阶式下沉，两帮变形严重（如图2所示），局部出现200～600mm的冒空破碎区，且底臌现象比较严重，原巷道高度2.1m，变形后巷道高度不足1.0m（如图3所示）。在修复期间对巷道设点观测得到其顶底板的移近速度为11.3～13 mm/d，变形速率如图4所示。

图2 巷道两帮内挤照片

图3 巷道底臌照片

图4 顶底板变形速度曲线图 2.4 返修支护设计 2.4.1 返修支护原则

（1）护顶先护帮

巷道修复中，人们往往进入重顶轻帮的误区。为取得更好的支护效果，应该是顶帮同样重视。由于巷道使用时间长，巷道破坏严重，为确保施工安全，采取液压支柱托方木的方式先对顶板进行临时支护。在临时支护的掩护下，进行刷帮、安设帮锚杆。当帮部得到有效的维护后，顶部进入了隐形拱的部位，共同形成稳定的承载体，巷道支护才能有保障。

（2）分区支护，整体控制

对于返修支护，应当尽量减少围岩的扰动。按照“小进尺、多观察、小扰动、勤支护”原则施工。在施工过程中需要多观察，具体问题具体分析，不断总结施工经验。2.4.2 返修支护方案

根据不同地段巷道的破坏情况，采取不同的修复措施。基本修复方案为摘除顶板破碎围岩、刷帮、进行卧底，安设锚杆、安设锚索、挂网。

（1）锚杆

顶板使用直径22mm、长2200mm的螺纹钢锚杆，用2卷MSCK3040型超快凝树脂锚固剂卷加长锚固，锚杆间排距为600×700（mm）。锚杆外露长度不大于50mm，但不得少于两丝。

两帮使用直径18mm、长2000mm的螺纹钢锚杆，用2卷MSCK3040超快凝树脂锚固剂卷加长锚固，锚杆间排距为700×700（mm）。锚杆外露长度不大于50mm，但不得少于两丝。

（2）锚索

锚索为高强度、低松驰粘结式1×7钢绞线，长为9～10m，每根锚索用4卷树脂锚固剂（孔底2卷为MSCK2335型超快凝锚固剂，紧接2卷为MSZ2335型中凝锚固剂）加长锚固，锚索间距为2m，五花布置。锚索间距误差不大于300mm，外露长度不大于150mm。

（3）锚网

锚网采用网孔为70×70（mm）的菱形金属网，锚网用锚带压紧。锚带用直径8mm的钢筋焊接成梯子状，长度为3.0m。以顶、帮锚杆为交叉点，呈“井”字形使用。牢固整齐，贴紧顶帮，搭接严密，逢扣必联。支护效果

3403工作面回采已接近尾声，巷道修复使用已过半年，巷道顶、底板移近量在小于300mm，巷道变形速度控制在0.3mm/d以下，巷道变形得到了有效的控制。经济效益

此巷道支护效果良好，安全效益显著，同时取得了良好的经济效益。

第一作者简介 高波 男，1974年出生，毕业于山东科技大学，工学学士，现在山东泰丰矿业集团有限公司从事技术工作，采矿工程师。

（收稿日期：2009-09-05；责任编辑：陈桂娥）

第三篇：B090303 让压锚杆在深井煤巷支护中的应用

让压锚杆在深井煤巷支护中的应用

吕国臣 卜照龙 张文秀

[阜新矿业集团公司生产技术处 辽宁 阜新 123000]

摘 要 通过5326回顺巷道采用让压锚杆支护的实践，证明了让压锚杆的使用，因其具有恒阻力支护阶段，与围岩相互作用协调稳定，解决了普通锚杆预紧力差别大、锚杆整体支护效果不佳的难题。使用让压锚杆支护取得了较好的支护效果。关键词深井 煤巷 让压锚杆 支护

---------概 况

5326工作面位于恒大公司156下山区，开采太下层3、4层煤。太下3、4煤层含多层夹石，平均煤厚3.5m，硬度系数f值为1.8。该面上部为已采的5322综放面，下部为规划的5328工作面，工作面左侧为可采边界原生煤体，右侧为156下山区三条下山，地表标高+170.4m，工作面标高为-805.0m，采深975.9m。工作面煤层顶板岩性分别为页岩、砂砾岩，煤层底板岩性为粉砂岩、页岩。煤层及顶底板岩性如图1所示。

图1 煤层及顶、底板柱状图

工作面上部的5322综放面于2007年3月开采，2008年3月结束。5326回风顺槽与5322运输顺槽平距30m，5322运、回顺断面分别为11.76m2、11.2m2，采用锚、网、带+锚索方式联合支护，共施工2870m。巷道前后累计翻修长度超过6000m，最严重的运顺中间段共翻修五次，其中开采后翻修3次，巷道两帮移近量最大2.8m，最小1.0m，平均1.6m，顶底板移近量1.0～1.4m，特别是巷道底臌相当严重，施工期间就拉底两次，个别地方拉底3次，顶板离层，网兜情况随处可见，翻修投入了大量的人力、物力、财力。让压锚杆的使用

由于5322综放面运、回顺支护上的深刻教训，在设计5326工作面施工时，充分考虑了巷道布置、施工断面、支护方式，支护材料、支护参数选择。矿区与山东（济宁）揵马矿山支护设备有限公司合作，设计使用高强度、高预应力让压均压锚杆。

高强度、高预应力让压均压锚杆与普通螺纹钢锚杆相比，除在材料强度上有所增加外，更主要的是在托盘与螺母之间增加一个长40mm的让压环、两个平垫、一个减摩垫圈。

研究表明，巷道挖掘后，为了防止巷道围岩变形破坏，保持最大可利用空间，可采取的方法是一让、二抗，最理想的状态是实现让压与抗压的有机结合。高强度、高预应力让压均压锚杆既有让压的柔性支护系统，又有抗压的刚性支护能力。在巷道挖掘后锚杆支护的初期，巷道的围岩会发生塑性变形，巨大的塑性变形能量须得到一定得释放，因此要求支护系统能提供能量释放的时间和空间，允许围岩有一定量的变形，巨大变形能量得到一定释放后，支护与围岩取得相对稳定。高强度、高预应力让压均压锚杆的让压功能首先就是让压，通过让压，将围岩巨大的变形能量得到一定的释放，当围岩相对稳定后，锚杆又恢复刚性支护的性能，从而实现了柔与刚的有机结合，有效地控制了围岩破坏变形。应该指出，高强度、高预应力让压均压锚杆在让压阶段克服了锚杆间因预紧力不同而受力不均的问题，从而解决个别锚杆由于受力过大而发生崩坏的现象。支护参数的设计

5326回顺设计长度1238m，巷道断面为斜矩形，净宽4.6m，净高2.8m。巷道支护如图2所示。

图2 巷道支护断面图

巷道顶板使用6根直径22mm、长2400mm的Q500型矿用高强度螺纹钢让压锚杆，配合使用规格为130×130×12（mm）托盘，锚杆间排距为800×1000（mm），每根锚杆使用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固，锚杆预紧力为60kN（以减摩垫圈被破坏为标记），让压环让压距离为40mm，让压点为170kN。金属网为5000×1200(mm)菱形网，钢带规格为4200×80(mm)。顶板中间安设3根直径17.8mm、长8000mm的锚索加强支护，两肩各安设1根直径17.8mm、长5000mm的短锚索，锚索的间排距为1200×2000（mm），用3卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚索托盘为200×200×12（mm）的碟形托盘，锚索安装预紧力为100 N•m，锚固力为150kN。

两帮使用直径20mm、长2000mm的普通左旋螺纹钢锚杆，高帮每排布置5根锚杆，矮帮布置4根锚杆，间排距800×1000（mm），用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚杆配合规格为3000×80(mm)钢带和规格为5000×1200(mm)菱形金属网进行支护。锚杆托盘规格为130×130×10（mm）。锚杆的预紧力要求150N•m。监测

4.1 测站布置

从巷道设计拉门口开始，每50m设一个观测站，观测顶板离层、两帮移近量，顶板离层浅部基点为2.4m，深部基点6.0m，锚杆锚固力每个测站检测4根，其中：顶锚杆2根、帮锚杆2根，巷道位移用十字观测法。4.2 观测结果分析

从巷道拉门施工开始，连续观测50天，监测结果如图3所示。

图3 巷道位移与时间关系

由图3可以看出，当巷道掘出一段时间后，顶底板开始移近、两帮收敛，10～15天开始有明显变形，25天以后变形趋于稳定。两帮变形量远大于顶底板移近量，且变形时间长，两帮最大变形量为365mm，平均263mm；顶底最大移近量216mm，平均175mm。结 论

① 通过5326回顺采用让压锚杆支护的实践，巷道两帮位移量、顶底板移近量明显低于同等条件下施工的5322综放面。现5326工作面运、回顺已贯通，使用让压锚杆支护段的巷道状态良好，只需做简单的拉底、调道就可以进行设备安装，少翻修巷道3000m，节约资金300万元。提前工期25天，而且有利于工作面回采，减少采面回采期间的翻修量。阜矿集团先后在五龙矿刘家区-536轨道石门、八道壕矿N119运顺、艾友矿6615回顺使用了让压锚杆，都收到了良好的支护效果。

② 让压锚杆的使用，因其具有恒阻力支护阶段，与围岩相互作用协调稳定，解决了普通锚杆预紧力差别大、锚杆整体支护效果不佳的难题。让压锚杆适用于深井大地应力回采动压巷道的支护。

第一作者简介 吕国臣 男，1954年出生，毕业于阜新矿业学院。现任阜新矿业集团公司生产技术处总工程师，采矿高级工程师。

（收稿日期：2009-06-08；责任编辑：黄 翔）

第四篇：采油井智能监控分析技术在油田视频监控中的应用

采油井智能监控分析技术在油田视频监控中的应用

概述

石油作为人类生产生活的主要能源，具有不可替代的地位。油田在国家经济及其所在的地方经济中承担着重要角色，保障石油开采、油气运输、生产炼化、石油化工等各个环节相关设备的正常运转成为石化企业的重要工作之一。

随着油田信息化建设的推进，油田企业内部管理从粗放型向集约型过渡，加强了对油田生产过程的集中管理，建立了包括油井远程视频监控、集输站库自动化监控等多系统的监控平台，以充分利用监控系统保证原油采集、输送安全。

如何将现有油田打造成高度智能化的数字油田已成为众多厂商的当务之急，海康威视作为领先的安防产品及行业解决方案提供商，对数字油田提出了部分智能化应用方案，在胜利油田、广东省石油加油站等已经广泛应用。

行业现状

目前，部分油田已经安装了模拟视频监控系统，但大多数监控是独立运行的，没有联网监控，也没有智能分析，油田监控中心无法对前端油田的视频进行查看，如出现设备被盗、各种事故等很难进行事后跟踪查询，存在很大的安全隐患；如需查看现场图像，也不能在中心进行查看，需要到达油田现场才能查看，带来很大的不便；同时监控中心运行人员不可能24小时实时盯着视频画面查看，智能分析人员跟踪就成了监控中心必不可少的功能；另外，即使部分油田已经联网，可在监控中心查看前端图像，但是图像不够清晰，不能看清现场细节。因此，在所有油田安装高清智能视频监控系统就成了当前工作的重中之重。

方案具体设计

1.设计思路

该方案设计时以实际应用为出发点，主要遵循以下原则：可靠性、兼容性、先进性、扩展性、易管理性、易维护性、安全性。该方案采用了海康威视视频智能分析技术的应用，配套了iVMS-8800石油石化综合监控平台软件，智能分析功能强大，可根据石油系统自身管理要求和监控现状做进一步的定制开发，充分体现监控安全防范管理的效率。

2.设计目标

针对油田的系统现状，该方案采用了iVMS-8800平台视频监控软件，建立了一套适应油田安全生产的现代化综合智能监控系统，对前端的运行、业务、设备等进行管理，并满足上级平台集中管理、分层查看、分级监督的需求，实现油田高清智能视频监控。

3.系统整体组网拓扑

数字油田视频联网监控系统为分层、分区的分布，油田视频联网监控系统主要由油田中心调度平台、转油站平台构成，配合传输网络组成一个完整的多级联网系统。

根据上述拓扑图可以看出，前端系统对站内的视频监控系统进行了整合，主要负责对油田视频信息进行采集、编码、存储及上传，并根据制定的规则进行自动化联动。数字油田视频联网监控系统的网络承载于传输网络综合数据网，用于前端与平台、平台之间的通信，所有前端高清摄像机通过千兆光纤网络上传至转油站，转油站和总控中心采用千兆网络实现所有视频的传输。

由于系统功能及需求众多，本文仅针对最前端油田采油井的智能应用进行简单阐述。

4.采油井智能监控应用

采油井智能分析监控系统主要由视频监控系统和光缆振动报警系统组成，实现对油田现场的视频图像采集和周界防范。当光缆振动探测报警系统发生报警时，将报警信号传输给视频监控系统，实现球机自动调用到预置位，对报警区域进行图像查看，自动跟踪布防区域内出现非法入侵的人员或车辆，能够直观的将现场情况反馈到监控中心。

油田采油工区各个采油点之间相距几百米，有的则相距数公里，分布比较散，各地的井场甚至没有保安人员，因此，采油机和井场的油气储存设备等均是安全防范的重点对象。部分采油点存在偷窃石油，盗取天然气现象，对井场设备进行破坏或者盗窃，给国家财产带来损失的同时也给现场人员安全带来隐患。

现场采油机较为集中状态下，需要针对每台设备进行定点监控，如果采用人工的方式通过远程视频监控对偷油盗气行为进行监控，会存在诸多问题：人工长期监控会引起疲劳，难以24小时不间断对采油点现场情况进行监控；人工发现采油点现场出现疑似偷油盗气现象时，需要手动操作监控设备来确认现场人员身份，工作效率低；监控中心不能将所有采油点的视频同时呈现在监控大屏上，造成大多数采油点没有被安保人员实时监控等。

综合上述因素，海康威视提供一整套智能视频监控解决方案来对井场实现24小时全天候监控，无需人工干预，对现场出现的人员或者车辆靠近采油/气设备行为进行检测，具体实现功能如下：

当发现疑似盗窃或破坏行为时通过安装在监控中心的扬声器发出语音或者声音报警，语音报警可以播报现场矿井编号等内容或自定义（如在井场安装扬声器，可在现场发出报警）；

在触发报警瞬间抓拍现场图片作为举证依据；

对触发报警的事件进行录像作为现场历史信息记录；

可利用一个球机对现场多个采油机进行轮流监控；

对正常设备维护工作人员进入井场引起误报情况进行“暂时撤防”处理，以最大程度减少误报；

5.采油井智能监控系统功能特点

对采油机附近出现偷油盗气行为进行检测

对于采油井附近出现的各种行为进行智能分析处理，不需要对监控场景绘制规则，采用全屏检测即可实现。

该智能分析功能可实现“区域入侵”报警功能，即当监控画面中出现可疑人员或车辆时，对其进行跟踪监控识别，并生成绿色识别框，如图3-5-1所示；若该人员或车辆长时间在该区域内进行徘徊、逗留时（持续时间可设置）触发报警，并通知调控中心对现场情况进行核实，若该人员或车辆为正常行为，则人工消除报警信息；若该人员或车辆为非法闯入，则可联动报警并可通过前端智能球机的报警输出到扬声器进行警告。

智能的自学习功能

采油井现场工作的采油机采用往复运动，对于前端的智能分析球机来说，属于其动态监测范围，容易引起误报，给中心工作人员造成较大的工作负担。为此，该公司开发了智能的自学习功能，无需人工干预，系统对视频中的各种运动轨迹进行自学习，判断运动物体属性。

当智能分析球机停止运动时，系统会通过自学习功能判断并屏蔽抽油机引起的运动，从而避免由于抽油机往复运动引起的误报。自学习过程需要一定时间，根据采油机驴头运动的频率耗时在1～2分钟左右；自学习无需人工触发，系统自动完成；自学习期间不会报警；若采油机由静止状态转变为运动状态，系统会重新学习，但学习期间可能存在误报。

如果智能分析球机有两个场景需要切换，对同一个场景不需要学习两次，第二次切换到某场景时，可以利用之前的学习结果。

自学习之前和自学习之后对比如图3-5-2，红色框表示抽油机往复运动引起的误报。

单球机实现对多采油机监控功能

油田的采油井在同一个区域内有时存在多个采油机，那么为了减少项目投资，增加智能分析球机的利用率，该公司在此基础上提供了基于多台采油机之间架设一台智能球机的解决方案，该智能球机可以对周围多个采油机实现轮流监控。

按照上述的需求，对智能分析球机设置多个预置位（球机在某角度和焦距的状态可以设置为一个预置位，一台球机最多可以设置十个预置位，即可对十台抽油机进行轮流监控），球机每隔若干时间更换预置位，对不同抽油机环境进行检测，间隔时间可设置。演示见图3-5-3。球机只在静止状态时开始对视频进行分析并报警，球机运动过程中不会报警。

球机在非预置位时，如果若干时间内无操作，球机将自动回到上一个预置位。这样可以预防如下情况发生：当球机被人为转动但操作人员忘记将球机返回预置位，球机将不对井场视频进行智能分析，此时出现盗窃行为时将造成漏报。

现场盗窃行为取证

油田的采油井区域内采用智能跟踪球机实现智能监控，智能跟踪球机具备全自动跟踪功能，当发现现场出现疑似盗窃者会自动拉伸焦距对疑似人员进行跟踪，看清其面部和体型特征。在触发规则时截图、在镜头拉伸过程中拍摄视频，这些图片和视频可以作为证据供日后参考、举证。球机可以设置跟踪范围，通过球机限位功能来实现，限制球机上下左右的跟踪范围。

若采用普通球机则需要配合后端分析仪的方案，当发生偷盗事件时只能对现场情况进行全局录像、截图，不能对疑犯进行跟踪并看清面部、特性特征。

现场正常工作人员引起大量误报的消除措施

由于井场设备需要日常维护，所以正常工作人员会出现在井场内对设备进行检修和维护，智能视频监控系统无法区分井场中的人员是在对设备进行检修还是在盗窃油气，所以往往出现误报情况。

针对此类问题，该公司采用iVMS-8800平台软件配合，设置布防和撤防，在监控中心软件操作界面上增加“暂时撤防”按钮，当现场出现疑似犯罪行为报警，监控室工作人员如果发现是正常工作人员在现场作业，可以点击暂时撤防按钮，之后的若干分钟内系统将不再报警，若干时间后智能分析将再次启动，重新对现场进行智能检测，屏蔽报警的时间可设置。这样做可以最大程度简化系统硬件建设，增加系统稳定性的同时最大程度减少误报。

6.优势分析

智能分析技术应用于数字油田监控，可对油田的周界防范起到明显作用，警戒线穿越、警戒区域入侵、进入/离开警戒区域、翻越围栏、区域徘徊、人员聚集、物品遗留/拿取等不同行为的检测及报警功能。

智能自动跟踪功能，可对区域内出现的移动物体进行自动跟踪识别，具备行为分析、人脸抓拍等功能，跟踪时自动完成对人或非人跟踪目标的检测，并完成躯体分析，始终保证人体头部在跟踪过程中清晰可见，有效避免了跟踪人时无法看到人脸的问题。

智能监控系统平台中的智能分析部分能提供多种不同的实用功能，并可按照用户的不同需求进行定制，适用于各类监控系统中，减少设备的误报率，提供工作效率等，可广泛应用于油田的各种复杂工作场景。

结语

该公司主研发的高清智能分析球机及配套的iVMS-8800平台软件，对油田进行安全防护。自动跟踪球机能够实现区域入侵、穿越警戒面等行为的自动分析识别，对嫌疑行为进行自动放大跟踪，实现对油田油机加强防护的作用，达到24小时自动防护的目的，较大幅度减少工作人员的工作负担，提高了工作效率。

通过上述油田的实际应用，可看出此类方式可在其他油田进行复制推广，将油田的智能监控应用提升到一个新的高度，向着一个真正意义上的智能型的数字化油田前进了一大步。

第五篇：不停气带压封堵技术在长输天然气管道上的应用（推荐）

【摘要】不停气带压封堵技术采用筒式封堵器来对管线进行封堵，用双封堵导流，运行介质临时走旁通管线，把原有管线与新管线连接后，介质再转输入新管线，整个施工过程保证了管线输送的连续性，在保证经济稳定发展的前提了，保证了管道安全平稳的运行，该技术的应用为长输天然气管道的管理单位提供了福音。

【关键词】天然气管道 带压封堵 封堵器 旁通 放空

由于长输天然气管道涉及的地域广，周边环境复杂，加之随着经济建设的发展，在管道周围不断有新的社区、铁路、公路、电缆等规划建设，给管线安全运行带来巨大的威胁，往往采取管道改线的方式消除安全隐患，为了不影响下游众多工业及民用正常用气，在施工中管道确保正常运行。不停气带压封堵技术原理

不停气带压封堵技术采用筒式封堵器来对管线进行封堵，用双封堵导流，运行介质临时走旁通管线，把原有管线与新管线连接后，介质再转输入新管线，整个施工过程保证了管线输送的连续性。

适用范围

该技术主要适用于带压管线在不停输介质、不降低压力保证正常运行的情况下，管道的更换、移位、更换阀门及增加支线的作业，也可以在管道发生泄漏时对事故管道进行快速、安全地抢修，恢复管道的运行。

3.2 管线不停输开孔封堵工艺概述

3.2.1？开旁路孔

管道开旁路孔目的在于管道在不停产带压的情况下加接旁路、三通等施工工艺，首先在管道焊接法兰短节，然后在法兰上面按照压力等级合适的闸阀，要求阀门同心、通径；就绪后将阀门完全打开，连接开孔钻机进行开孔，开孔完毕后，将刀具提至连箱，同时将切割下的管材套料带出，关闭阀门，拆下钻机进行旁支的连接。

3.2.2？管线封堵

该工艺主要用于带压输送管线的维修、抢险、更换，以及站区的改造等。根据现场的不同情况，该工艺可以分为三种形式：单封、双封双堵、四封四堵。

单封：适用于站内改造，如：加设阀门和仪表、抢险、更换管段。利用站内阀门组提供的便利施工条件，通过单堵的形式达到双封的效果。降低施工的价格和难度（施工过程中只需封堵一处）。

双封双堵：适用于短距离的管线改造，如：加设旁路管线、加设管线的主控阀门等（施工过程中需要封堵两处）。管线被封死后，介质暂时有临时旁管线通过。此时便可以封死的管段进行作业。

四封四堵就是在两个相隔较远的地方分别进行双封双堵，利用原有的管线做旁通管线，施工过程中需要封堵四处，适用于长距离的管线改造。

3.3 封堵方案的确定

（1）根据新管线更换距离长度，选择适合的封堵方式。

（2）封堵施工方法及措施必须遵照《油气长输管道工程施工及验收规范》（gb50369-2006）和《钢制管道封堵技术规程 第一部分：塞式、筒式封堵》st/t6150.1-2003要求实施。

具体应用举例

4.1 天然气长输管线长距离更换管线

长距离更换管线利用更换段作为旁通管线需要封堵4个点，具体施工程序是：

（1）在1、2、3、4个号点管线外壁焊接特制三通件。

（2）用密封割刀切割1、2、3、4号点原管线，并把切掉段取出；连接旁通

一、旁通二。

（3）1、2、3、4号点封堵，气从上游段走旁通一→更换段→旁通二→下游段正常供气。

（4）封堵段1号至2号，3号至4号分别接放空阀钻孔放空。

（5）切割封堵段新旧管线在连接点连接；1号、4号封堵点解封，气走新更换管线。

f.拆除旁通

一、旁通二；把1号、4号封堵点割掉的管线下入管线内，并固定；用法兰封住1号、4号封堵点特制三通上部法兰口，并做好防腐处理。

4.2 天然气长输管线短距离更换管线

短距离更换管线需要2个封堵点，把更换段切割掉，换上新管线。

施工安全性分析

封堵器是经过管线壁厚测量仪测试后确定的点，焊接三通时，不会出现电弧烧穿管线漏气的问题；切割管线时，切割速度平稳，密闭切割，有氮气保护，不会引起着火现象；管线上三通焊接完后，进行水压试验，合格后才进行切割管线，施工过程中不会出现天然气泄露；平板闸阀是安装在特制三通上口法兰上，该阀门承压能力高，开关灵活，密封性能高，出现任何问题都可以用该阀门控制；封堵器是在外力的作用下实现封堵的，封堵效果可称为刚性封堵，外力不变封堵器始终起作用。

结论

不停气带压封堵技术在长输天然气管道上的应用，解决了由于施工改造停气带来的下游用户停产、停气带了的社会负面影响，在保证经济稳定发展的前提了，保证了管道安全平稳的运行，该技术的应用为长输天然气管道的管理单位提供了福音。

作者简介

贾美胜（1975-）男，汉，四川剑阁人，工程师，主要从事天然气管道生产运行管理工作。