绝版书--弹性力学与塑性力学解题指导及习题集|边坡工程『支挡|防护』 - Page 2 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

离线adi823

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我狂顶啊

找这个找了好久。

离线geowudi

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顶啊顶

好材料

噢嘛呢哞嘛哄

离线syh916

实习生

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谢谢

离线roc0324

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离线roc0324

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离线hong8427

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看看是那个版本，先谢谢啊

离线beyondli

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要没钱了，

离线oceanly

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以前做过，好亲切

离线gengdj123

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欧洲标准EN1918-4

地下岩洞储库的功能推荐规范
燃料气供应系统--地下燃料气储库
第4部分

翻译：何风友

校审：杨      森    宋  广  贞
李  玉  忠    甘  海  生

青岛英派尔化学工程有限公司

2004年11月

斯文斯卡标准SS-EN1918-4
燃料气供应系统--地下燃料气储库--第四部分：地下岩石洞库的功能推荐规范
欧洲标准EN1918-4：1998具有瑞典标准地位。这个文件包含EN1918-4：1998年正式英文版。与这个标准对应的瑞典标准列在“瑞典标准目录”中。该目录由瑞典标准学会出版发行。根据参考号和瑞典批准标准的年度，标准的目录列出已批准代为瑞典标准的国家标准和欧洲标准以及其它瑞典标准。

欧洲标准EN1918-4   1998年2月
主题词：储存、天然气、定义、技术要求、环境保护、设计、安全、地质、试验、操作技术要求、维护、验收。

地下岩石洞库的功能推荐规范
燃料气供应系统-燃料气地下储库
第4部分
1998年1月22日欧洲标准化委员会批准该项欧洲标准。
CEN成员国必须遵守欧洲标准化委员会/欧洲电工标准化委员会的内部章程，根据该章程的规则，本欧洲标准无需任何变更就具有CEN成员国的国家标准地位。与国家标准相关的最新目录和文献参考可以申请，由中央秘书处获得，或从CEN成员处获得。
欧洲标准有三种正式版本（英、法、德）。CEN成员有责任把非本国文字的版本翻译为本国文字的版本，报告中央秘书处后，翻译版本与正式版本有同等的地位。
CEN成员由以下各国的国家标准团体组成，这些国家为：奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、瑞典、瑞士和英国。

CEN
欧洲标准化委员会

目     录
前言    2
简介    2
1 范围    5
2 定义    5
3 概况    7
3.1 长周期储存产品    7
3.2 环境保护    7
3.3 安全    7
3.4 监测    8
4 设计    8
4.1 设计原则    8
4.2 地质勘察    8
4.3 水力密封    10
4.4 最大操作压力的确定    10
4.5 洞室稳定    11
4.6 施工参数    11
4.7 洞室至地面的管线    11
4.8 监测系统    12
4.9 邻近的地下活动    13
5 施工    13
6 试验和试运转    14
6.1 总则    14
6.2 空气压力试验    14
6.3 首次充装燃料气    14
7 操作、监测和维修    15
7.1 操作原则    15
7.2 监测    15
7.3 维护    16

前言

    该欧洲标准是由秘书处设在德国标准化学会的欧洲标准化委员会/燃料气供应技术委员会制定的。
最晚不迟于1998年8月，这项欧洲标准应当通过出版发行该版本或签发文件的形式给予其国家标准的地位，不一致的国家标准应于1998年8月之前废止。
该地下燃料气储库标准包括以下五部分规定，本规定是其中的第四部分：
第一部分：含水层储库的功能推荐规定
第二部分：在油气田中储库的功能推荐规定
第三部分：在溶盐洞穴中储库的功能推荐规定
第四部分：在岩石洞室中储库的功能推荐规定
第五部分：地面设施储库的功能推荐规定
依据CEN/CENELEC内部规定，下列国家的国家标准组织必须遵守这个欧洲标准：奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、瑞典、瑞士和英国。

简介

挖掘岩洞储库的应用

不衬砌挖掘洞室技术广泛应用于地下储存：
l    液体（原油、成品油等）
l    液化石油气
正在进行的研究和发展项目拓宽了这种技术的应用范围，使得天然气也可在地下岩洞中储存。以下的领域正在进行应用研究：
l    压缩天然气在衬砌和不衬砌石洞中储存
l    液化天然气在衬砌和不衬砌石洞中储存
与地下溶盐洞室相比，在挖掘的岩石洞室内建地下储库是一种有吸引力的选择方案，特别是对于在预选的地址内，工程地质没有预定的盐层，或盐层特性不适宜溶解开采的情况。
倘若正确实施，该技术适合以下的地质情况：
l    硬火层盐或变质盐，如花岗岩、片麻岩、安山岩、页岩
l    沉积岩，如石灰岩、凝结砂岩、石英岩、白垩岩或页岩
l    泥灰岩
对不衬砌的地下储库的主要先决条件是在洞库上有足够的地下水压头，保证储存产品的水力密封；并且岩体质量应保证开挖洞室的持久稳定，如果需要，可采用预应力结构。
在挖掘的岩石中的地下洞库是液化石油气大量进口储备的一种安全方法，可建在邻近生产、进口港和消费中心附近，如：
l    炼油厂，进、出口油品终端
l    以液化石油气为原料的大型石油化工厂
l    靠近居民市场装瓶站的地方季节性调峰油库
l    地方中转原料库（由汽车、火车或轮船配送）
EN1918的这一部分针对的是在不衬砌的地下挖掘洞室中储存液化石油气。本部分不包括冷冻石油气体的储存。

技术说明

地下挖掘岩石洞库的可靠运行主要取决于以下三个关键的因素：
l    长周期的稳定性
l    没有漏损，不影响环境
l    在储存期间产品质量不受影响
在储存期以后，交付的产品质量要满足用户的要求（需要或不需要地面处理手段）。
    一般说来，一座挖掘岩石洞库由一个或几个通过入口竖井或斜巷道开挖的洞室组成，洞室应位于地下足够的深度，确保储存的产品的水力密封。
入口巷道工程首先用于挖掘洞室，可能包括：
l    一个斜向入口施工巷道；
l    一个或几个带提取设备的竖井；
l    由一个或几个竖井和一个斜向施工巷道的组合。
在储库投用之前，邻近洞室入口，洞室与施工入口竖井或斜巷道之间用混凝土塞墙隔开，竖井和施工巷道充满水。
根据岩石的类型和深度，储库由不同断面的洞室组成，洞室的长度取决于洞室的布置形式（通常是平行的）和洞室的需要容积。
连接通道的断面通常较小，它们连接主要洞室。在施工建设阶段，连接通道可用来流通人员、材料、设备及通风。在运行阶段，连接通道可用来流通处于洞室内不同高度的水和产品。连接通道增加了储库的容量。
在坚硬的岩石中，通常使用的掘进方法是钻孔和爆破。其它可供选择的方法有使用巷道掘进机和隧道机。各种方法的选择主要依据岩石的性质，开挖的尺寸，但也要依据造价及设备的可用性。
地下洞室与地面的连接是通过设置在一个或多个操作竖井或操作井中的一系列管道，操作井钻后，加套管，注水泥。这些管道包括：
l    入口管道
l    输出产品的浸没式泵的出口管道
l    裂隙水管线及泵
l    各种仪表管线
l    放空管线
操作管道安装在一个竖井内，锚固在紧靠洞室顶部的混凝土塞子内。管道安装后，在投产之前，竖井应充满水。
有些情况，使用水平和/或垂直水幕来增强朝向洞室的永久地下水流。
水平水幕由小断面的洞室组成，小洞室一般位于储存洞室的上边，其上钻出水平孔。
垂直水幕由从地表或特定设计的洞室钻成的垂直或接近垂直的钻孔组成。垂直水幕主要用于避免两个或多个洞室之间产生相互的水文地质影响，允许每座洞室单独操作。
图1说明一座挖掘岩石洞库的断面图。

工作原理

在不衬砌的地下洞室中储存液化石油气利用的是水压密封原理，该原理是靠洞室四周岩体中地下水的压力来密封液化石油气。洞室坐落的深度要保证其周围岩石中流向洞室的水能阻止所储产品向外泄露。可以认为转移压力界限的有利利用可增加洞室运行的安全性。
轻于水且难溶于水的产品就这样靠水压密封于洞室内。
在运行过程中，洞室内收集的水，用泵排出洞外，经处理后排掉或循环回注。
此外，依据要求的商品规格，如果需要，产品在出库期间，在地面采用凝聚过滤器或干燥器进行处理。排出的裂隙水在排掉或回注之前，采用汽提塔进行处理。

1 范围

这项标准所规定的步骤和实践是安全和环保所允许的。
这项标准包含了地下岩石气体洞库功能推荐规范，包括自下而上直到套管顶部法兰的地下岩洞储气设施的设计、施工、试验、试运转、运行和维护。它不包括地下冷冻气库。
地下储气库所必须的地面设施，在EN1918-5内规定。
在本文中规定的“气体”是15℃，1巴压力下呈气态的气体燃料。
本标准规定气体供应系统的基础原理，其使用者应当知道，更多的详细的国家标准和/或应用规定，存在于欧洲标准化委员会的成员国中。
本标准应与这些国家标准和/或应用规定配合使用，不能取代它们。
本标准不适用衡量已存在的项目。

2 定义

为本标准的使用，提供如下定义：
2.1 套管（用于岩石洞库）
由围绕连接洞室与地面的管道的一个或一组通过丝扣联接或焊接串联在一起的管道。
2.2 水泥注浆
用泵抽水泥浆，使其通过套管进入井内，后又向上进入套管与井孔之间的环行空间。
2.3 密封
洞室防止储存的碳氢化合物泄漏的能力。
2.4 钻进
建设一个井筒的所有技术活动。
2.5 勘察
与现场地质调查研究相关的所有技术活动。
2.6 测量记录
根据井深对任何物理参数的测量。
2.7 最大操作压力（MOP）（对于岩石洞库）
在正常运转和维修状态下，洞室能允许的任何储存的流体压力的最大值。
注1：定义的参考点一般指洞室顶。
注2：定义的值是保证产品的储量。
2.8 模拟图
从收集的信息资料生成的结构图形。
2.9 数据模拟
计算机模拟系统。例如：稳定性分析，掘洞四周的水力流动型式。
2.10 渗透率
通过岩石裂隙允许流体流出的量。
注：用试验方法测定，一般用“达西”表示。
2.11 孔隙率
在一个岩组内孔隙空间的体积（孔隙）以在孔隙中含有物质的总体积百分数表示。
2.12 饱和度
物质内部流体占孔隙空间的百分数。
2.13 地下安全阀
为了在事故状态下阻止气体流动，安装在井口之下的管道或套管上的阀门。
2.14 管道
流体注入或排出洞室所通过的一条或几条以螺纹连接、焊接或法兰连接管道，。

3 概况

本条款是关于地下燃气储库的一般要求，对溶盐地下气库的更多具体要求，见条款4、5、6和7。

3.1 长周期储存产品
储库的设计应保证其可连续长周期地储存产品。
先决条件：
l    预先获得建设地下储库处的充分的地质组成资料和地质环境资料。
l    获得施工建设和生产运行所需参数、界限的所有相关信息。
l    说明储库的水力力学的完整性能确保储库可长期储存产品。
设施的施工建设和生产运行应当能够保证储存的完整性。
不允许其它的将影响储存完整性的安装或活动。

3.2 环境保护
3.2.1 地下
储库设施的设计、施工、生产运行应当防止对环境产生任何不允许的影响。
其先决条件是，周围的构造已经得到鉴别，有关的特性已经确定，而且被充分的保护。
3.2.2 地面环境
储库设施的设计、施工、生产运行不能导致任何不允许的地面运动，应当防止对环境产生任何不允许的影响。

3.3 安全
储库设施的设计、施工、生产及维修不能对操作者及社会造成任何不允许的危害。
除了常规的应用于类似工业安装的安全规定和安全推荐规范之外，还应采取措施减少爆裂和泄露的风险与不良后果。

3.4 监测
为了证实以上推荐标准得到执行，应当实施监测制度和程序。

4 设计

4.1 设计原则
地上和地下的安装设计应控制工艺及辅助流体满足在确定的操作条件范围内任何压力和温度组合的要求。储存系统的每个部件都应遵守现行规范。
对于分析和计算应使用成熟的技术，所有相关的数据应形成文件。
若可能，应当使用在石油和石油气工业中成熟的技术。
设计应依据书面的程序，由胜任的人员和单位进行。
应当制定应急程序。
所有与设计有关联的数据（尤指洞室布置图、竖井、竖井口设备、几何测量、操作规程，材料和试验文件资料）应形成文件资料，并提供给业主和储库操作人员。
应该监控安全和环境要求的执行情况。

4.2 地质勘察
通过适当的方法和手段，如：地质和地球物理勘测、钻井、试验、水分析等，进行地质勘察，以获得充分的地质现场资料来确定岩石洞室作为地下储库的地质条件的可行性。
首先，在预可行性研究中，应收集当地的地下工程经验和实践的地质和水文地质资料（如现有的巷道，下水道等）。
在预可行性研究中还要包括拟建项目的基本数据，如储存什么产品，拟建储库的容积，每年周转量等等。
地质勘探工作集中点如下：
l    从地表向下到洞室底部的岩体地质描绘（岩石的类型、性质）
l    说明局部构造特征与区域构造之间的关系（节理，区域或局部断层的存在，岩脉畸形物等）
l    说明岩体的地质技术特性（即：强度，断裂标准，节理形式和性能，膨胀性，所处的压应力等）
l    水文地质现场特性说明（孔隙率，渗透性分布范围，不同成分，蓄水层性能，边界情况，含水层之间的关系等）；施工期间可能会受到影响的区域内的地下水位，应进行观测。
l    经过互溶性标本试验证实，在储存的产品和地质构造（包括地表水）之间不存在不利的化学相互作用，这些作用在长周期内能导致产品变坏或变质。反过来，储存的产品也不存在对岩石特性的不利影响。
l    确定现场初始情况。在现场调查期间，或项目开始前，应对每一含水层取得的足够数量的有代表性的水样进行适当的分析，用以证实水质没有受到建筑材料或操作的影响。
l    局部和地区地震危害的说明。
根据现场条件，地质勘探信息的收集可以通过以下几种或全部方法：
l    文件研究
l    地质图
l    地球物理（地震折射或反射，电阻率等）
l    钻孔（取芯，或不取芯）；应在地层足够部分取出岩芯，满足试验室的试验要求
l    记录
l    现场工程地质技术和/或水文地质试验
l    地下水位测定和观查
l    地下水取样和分析
l    工程地质和水文地质技术试验室工作，工程地质和石油物理性能试验。试验室并容性试验，包含储存的石油产品，还应保存有代表性的地下水及岩体的样品。
收集并经分析处理的勘察数据总结应在可行性报告中提出。
地质勘察总结用于确定布置洞室的有利区域。区域选择应考虑各可能座落地层的深度和厚度、渗透性和水压流动模式的分布、与地质构造带的邻近程度等因素。如果在应用方面需要用邻近洞室储存不同性质的产品，则保证邻近洞室独立操作的制约条件也应考虑。.

4.3 水力密封
洞室应布置在稳定地下水位以下足够的深度，保证有足够的水力压力。在再充装产品的情况下，应保证自然静止水力压头不会由于裂隙水流入洞室而导致不良衰竭。可能需要提高自然水力流动型式，或借助水幕提供人工补水。

4.4 最大操作压力的确定
根据水力密封的原理，最大操作压力取决于洞室埋入地下的深度。
每个洞室最大操作压力的确定基于以下因素：
l    储存产品的特性
l    将来操作的情况
l    洞室深度地热温度
l    洞室四周水文地质整体情况（天然或人工用水幕来补充提高水流型式）
最大操作压力用热力学模型或图表确定。应基于最苛刻的可能条件进行分析。
在压力等于一定的最大操作压力的总量，每种工况的安全裕量都确定的情况下，洞室的水力密封性能应用数学模型和模拟仿真在理论上证实。
安全裕量应考虑：

l    模型和数字模拟的精确性
l    特定的水文地质标准的可能偏移，特别是与人为改善水流有关的方面。
l    凭经验或预测得到的变量的精确性
分析应考虑静态情况和由于洞室空间内压力的快速变化导致的瞬间动力作用。若有关联，允许的洞室内最大压力变化速率应确定。

4.5 洞室稳定
结构稳定取决于岩体地质力学的特性。由于储库设施投产以后，在洞室内部空间几乎不可能进行补救工作，所以保证洞室稳定性对于设施在设计使用年限内可靠运行是非常关键的。
洞室的设计（断面，间墙厚度，交叉口，布置图）应保证其长期运行的稳定性。
在允许的操作条件下，洞室稳定性应通过数据模拟理论证实（在静态和动态情况下）。
设计中应考虑任何可能的地震影响。

4.6 施工参数
下列施工参数应明确：
l    施工巷道的型式
l    掘进的方法
l    岩石支护的型式，结构加固和必要的注浆工作。
l    封堵施工巷道和接近洞室操作竖井（或几个竖井）的混凝土塞墙
l    可能用到的水幕

4.7 洞室至地面的管线
洞室至地面的管线可能包括：
l    入口管线
l    出口管线
l    仪表管线
l    裂隙水排出管线
l    放空管线
管线应安装在一个操作竖井或几个井孔内。
连接储存产品的所有管线应安装地下安全阀。
在操作竖井中的管线应坚固地嵌入在靠近洞室冠顶的灌浇混凝土塞墙内。在投产之前，竖井应注满水。
在操作竖井内不应有油气，不应在地面设置压力容器分配器储存油气。
注1：本条款也适用于钢衬的操作竖井。
套管应做防腐保护。
对操作井中的管线：
l    操作井应安装永久性套管
l    为避免不能控制的流体进入或流出井中，应安装足量的套管串。
l    套管材料的等级选择应保证在最大操作压力下保持压力的完整。
l     应通过水泥注浆对套管进行加固，防止套管外边的流体流动。特别注意，应用水泥注浆技术时，尽量减少空隙、沟道和薇环孔。
为了检修，应当提供安全吊装在套管中的设备和管道的装置和工作程序。
竖井口应位于可防止任何对环境产生不允许影响的位置。为正常操作和事故处理，对居民区或重要邻近地点的安全距离应当做出规定。
注2：如果需要，出库产品应做脱水处理（用聚凝过滤器和/或干燥器）。
当进油时，为防止在管线内结冰或形成水合物，产品已经过适当的处理（如对液化石油气进行加热）。
裂隙水经过处理，除去溶解其中的气体，达到地方安全与环境的要求后排放。

4.8 监测系统
基本参数，如洞室压力和产品液面应使用两种独立的仪表系统测量，两种系统应依据不同的物理原理。
对运行和事故情境进行详细审查之后，确定自动连锁设施。详细审查可通过，例如危险及可操作研究来支持。
在洞室内，对于液化石油气，应设置高压和高、低液位报警。上述报警应是单独的仪表系统。
储库设施应安装自动防故障装置，该装置在误操作或紧急情况下自动操作。
井口和地下设施建设完成后，安全原则的应用表现为井口阀门和地下安全阀（如果安装了）在以下情况下应当关闭：
l    井口控制板失灵
l    现场事故停车系统的启动是遥控或是在井口
l    在井口或洞室内发生误操作情况
l    在洞室内超压
l    洞室内产品液位超过限定值（太高或太低）
当事故停车阀门在紧急情况下关闭之后，它们将不能从控制室启动。

4.9 邻近的地下活动
应选择相邻地下洞室的距离，以保证洞室结构的稳定和产品的储存，防止储存的产品从一个操作压力下的洞室转移到邻近的在大气压力下的洞室。在保护区内，应当明确洞室周围进行钻井或地下工程的水文地质保护界限。

5 施工

施工应依据适当的程序，由熟练的人员完成。
承包商应知道地方安全和环保方面的详细情况，并且应遵守安全法规和环境要求。
根据开挖期间遇到的实际情况，确定或采用设计标准和比选方案。
在洞室附近，地下水位应永久监测，在形成网状的观测井内安装静压头计，监控完整的地下水位变化。
整个项目的每一项施工，包括各种施工过程，应使用成熟的技术。‘
应建立起报告系统：
应控制地面水向洞室内流动。在施工期间，应采取预防措施，防止周围地层失去饱和状态或地下水位的过度下降。
应根据设计的洞室形状进行开挖。
当使用爆破技术时，应尽量减小洞室四周岩石或邻近岩层产生裂隙。
应当监测地震感应的程度。
在掘进期间，应控制所有固体和流体废物的排出。挖出的废料和开挖工作使用的产品（如水泥渗合剂）不应对地下水造成污染。
开挖结束后，应测量洞室的体积。
在操作井内安装管线时：
l    钻孔应采用油气钻孔的实践经验
l    套管应当依据标准规范进行预制，探伤，性能试验
l    应监测套管与岩层之间的水泥结合情况
所有涉及到洞室建设的有关数据（施工记录，施工图纸，质量记录）应提供给业主和储库设施的操作者。

6 试验和试运转

6.1 总则
测试及试运转应依据书面的规程，由技术熟练的人员进行。
在第一次充装燃料气之前，套管应进行压力试验。
安全设备应先进行性能试验，而后才能投入操作。

6.2 空气压力试验
施工以后，洞室应充满压缩空气，试验压力超过最大操作压力用试验证明气密性。试验压力应不能破坏地下水位保持水力密封的性能。
当包括几个洞室时，每个洞室应依次升压，其它洞室应保持大气压。
应当发表试验报告。
所有与试验有关的数据（如实验记录，或质量保证文件）应提供给业主和储库设施的操作者。

6.3 首次充装燃料气
首次充装燃料气只能发生在空气试压完全成功之后。
在首次充装燃料气期间，洞室内呈气相的产品，应不带有任何空气爆炸混合物。

7 操作、监测和维修

7.1 操作原则
地下洞库的操作应依据书面的操作规程和安全守则，这些操作包括开工、正常操作、紧急情况、停车和维修操作。
管理者应雇用有能力、有经验的操作人员。管理者应保证他们接受安全培训。必须有安全培训，并且保证培训内容的适时性。
安全检查应作为常规实施。

7.2 监测
7.2.1 操作参数
每个洞室的操作压力应在井口或在洞室应连续测定。为计量井口压力，应计算井口与洞室内之间的压力差。
不应超过最大操作压力。
对于液化石油气，井口压力，产品液位，库存量和每个洞室操作状态应随时监视。
7.2.2 报表
所有进入和排出储库的气体和/或液体产品都应计量。计量结果应通过洞室内产品液位的测量进行校验。
储库的操作人员应根据报表调查储存产品的任何减少或增加，查出其变化的理由。储存产品的损失可能是由于其在洞室内发生转移引起，操作人员应进行研究，检查储库的完整性，或分析储库设施边界外可能的影响。
7.2.3 洞室稳定，产品储量，腐蚀监测
在储库的整个运行寿命中都应进行监测，证明洞室的稳定性和成功的水力密封性。
监测程序可能包括：
l    通过地下水位测量、压强计和/或压力传感器、裂隙水流量测量等手段，监测洞室周围的水流动型式。
l    通过地震监测进行洞室稳定性评价。
l    通过定期的采样和分析，对水质进行跟踪分析的程序。
l    腐蚀监测，包括周期性对套管测定、鉴定。

7.3 维护
7.3.1 维护程序
储库操作人员应：
l    有书面的维护规程，包括井下的维护程序
l    储气库的维护依据这种规程
l    保持执行这种规程的必要的记录
l    这种规程根据经验制定，但需要根据生产情况而变化。
应制定地上和地下安全设备的日常检查和维护计划。
所有安全设备应定期检查，确保功能完好。
根据精度要求，定期对仪表进行校验。特别注意可燃气体报警仪、法定度量衡设备、洞室液位计，上述仪表可相互检验。
7.3.2 应急程序
储库操作者应当：
l    制定应急程序，包括安全生产程序、发生重大事故或其它紧急事件时储库紧急停车过程或部分停车程序、在紧急现场针对操作人员的安全程序。
l    制定涉及产品排放的应急程序，包括缓冲排放、通知和保护操作人员、通知和保护公众、与社区和监管机构的沟通等。
l    根据系统的情况和人口密度等因素，定期对操作人员进行应急程序测试。
l    对测验结果和建议形成文件
l    现场文件至少保存一年
l    在适当位置有紧急状况应对措施程序表，以便使全体人员熟悉应急程序。