深水硬质岩嵌入式承台无封底施工关键技术

深水嵌入式承台基础施工中,需将泥面开挖至封底混凝土以下并对基底进行清理,以保证封底混凝土的高度和浇筑质量。对于地质条件良好的硬质岩,存在开挖困难、水下作业工期长、质量控制难、施工成本高等问题。该文依托重庆嘉华轨道专用桥主墩承台施工,采用理论分析、数值计算和工程实施验证相结合的方法,形成一种深水硬质岩嵌入式承台无封底施工技术。该施工技术,采用开挖壁体基槽并浇筑基槽混凝土的方式取代大体积封底混凝土,达到为承台施工提供干作业环境的目的,可将承台范围内基坑开挖由水下作业转为干作业,缩短水下开挖作业工期,节约水下混凝土用量,提高施工质量和施工效率,降低施工成本。

中空螺杆马达井底动力绳索取心钻具的研制与试验

针对大洋钻探硬岩取心钻具钻进效率低、取心效率低等问题,本文介绍了中国地质科学院勘探技术研究所研制的Ø185 mm规格中空螺杆马达井底动力绳索取心钻具的基本研制情况及陆地试验情况。研制过程中,通过理论计算和Ansys Workbench有限元仿真模拟,对中空式螺杆马达螺旋线型的结构进行了优化设计及动力学分析,并对万向节进行了受力安全分析,优选了材质,钻具攻克了多头小偏移量短节距中空转子和柔性中空万向节等关键技术,通过在陆地开展花岗岩块取心试验,验证了该取心钻具原理样机工作性能的可行性,为该钻具的工程应用提供了工作参数指导及匹配钻头的优选,也可为我国大洋钻探及深地科学钻探提供硬岩取心技术支持。

深部软岩底抽巷支护结构及数值模拟研究

为解决深层软岩底抽巷的支护难题,以赤峪矿底抽巷围岩为实例,结合实际工程背景,提出锚网喷与顶板锚索结合的支护方案。同时将工程实测数据与ABAQUS有限元软件模拟结果相结合对支护方案的有效性和合理性进行了全面讨论。结果表明围岩应力主要集中在巷道底板偏下部位以及顶板偏上部位;锚网、索、杆位移变化集中出现在锚网的帮部位置处;围岩浅部变形量较小,应力值较低,说明支护结构发挥出支护效能,起到很好的主动支护作用。

切顶留巷巷道围岩变形及压力规律研究

依据某煤矿29#层左五采煤工作面切顶留巷巷道顶底板位移、围岩压力实时监测数据,分析研究了留巷巷道顶底板变形及围岩压力变化的时空演化规律。结果表明:工作面推进期间,留巷在滞后工作面20~120 m,围岩变形较为严重;滞后工作面120~200 m,围岩变形速度开始放缓,趋向稳定状态;滞后工作面200 m之后,围岩基本达到稳定状态。在空间分布上可将0~120 m留巷划为压力稳定区,120~240 m划为压力降低区,240~360 m划为压力升高区。研究结果可为相似条件工作面留巷巷道的稳定控制和支护设计提供依据。

防止植入式嵌岩钢管桩灌浆上浮的施工工艺研究

植入式嵌岩钢管桩桩内混凝土采用陆上预制,钢管桩植入后进行侧壁灌浆,灌浆料对钢管桩产生浮力,钢管桩在灌浆过程中存在上浮风险,现有预防措施风险高、效率低。为解决植入式嵌岩钢管桩灌浆上浮问题,结合灌浆过程受力机理分析,通过在灌浆料中添加一定掺量的速凝剂,优化预制灌浆管线布置,改变灌浆施工工艺,严格控制施工工序,实现嵌岩钢管桩侧壁岩壁段、钢护筒段一次性连续灌浆施工。经现场灌浆工艺对比验证及工程应用,有效解决植入式嵌岩钢管桩灌浆上浮问题,保证了施工质量,提高了施工效率。

钻井参数对岩屑粒径及上返效率的影响:以东昆仑成矿带强研磨性地层为例

针对青海省东昆仑成矿带强研磨性地层钻井过程中岩屑上返问题进行了可行性分析研究。该地区矿产资源丰富,但受到研磨性地层、复杂孔内工况等因素影响,传统通过改变泵量的方法存在局限性。研究通过微钻实验,分析了底唇面金刚石浓度、金刚石粒径、钻进转速和钻压等因素对岩屑粒径的影响,以期通过调整钻进规程,实现岩屑粒径的细化,促进岩屑顺利上返,延长钻头寿命,提高钻进效率。实验结果表明,底唇面金刚石粒度和浓度的增加会导致岩屑粒径变小,而钻压的增大在一定范围内会使岩屑粒径增大,但超过临界值则会导致岩屑粒径减小,且可能影响钻头寿命。转速的增加则会使岩屑粒径变小。研究为强研磨性地层的钻井提供了优化钻进参数的理论依据,对于提高钻进效率和降低成本具有重要意义。

隧底围岩损伤条件下隧道结构动力响应及疲劳寿命研究

为研究隧底围岩软化、脱空下隧道结构的动力响应特性,结合现场测试和数值模拟,使用有限差分软件建立了数值模型,分析了隧底结构竖向位移、竖向加速度和主应力响应特征,预测了不同工况下隧底结构服役寿命。结果表明:随着隧底围岩软化系数的减小和脱空宽度的增加,结构的动力响应均呈现不同程度的增大;隧底结构服役寿命主要受抗拉强度的影响,最不利位置为轨下仰拱处。为便于工程实践中的安全管理与维护决策,将隧底结构疲劳寿命分为安全、警示、危险、严重危险四个等级,软化系数为0.6时或者脱空宽度为2.0 m时,隧底结构处于危险区,需立即采取措施进行整治。相关研究为保障重载铁路隧道的运行安全提供了坚实的理论支撑和实用指导。

深井软底沿空留巷围岩变形及控制分析

为解决深井软底沿空巷道在高应力环境下变形严重等问题,以杜儿坪矿43209工作面为例,针对围岩变形特征,提出了“超前弱化钻孔+顶板高强锚注+反底拱让压填充+底板注浆+巷旁柔模充填体”的支护方案,通过施工超前工作面弱化钻孔,结合注浆及底板填充让压材料,实现柔性支护。现场试验结果表明,采用优化后的支护方案后,顶板位移量由327 mm减小至108 mm,底板位移量由614 mm减小至149 mm,煤帮位移量由294 mm减小至62 mm,巷道收敛率明显减小,达到了良好的效果。

水平应力影响下底抽巷道抽采孔布设位置研究

郑州煤业集团告成煤矿底抽巷道围岩软弱易碎,受地应力影响强烈,导致抽采钻孔塌孔频发。为了减少抽采钻孔变形破坏,提高瓦斯抽采效率,通过数值模拟方法对不同水平应力影响下底抽巷道围岩变形破坏特征进行分析,利用钻孔成像轨迹检测装置对钻孔变形与裂纹分布进行检测。结果表明:在抽采孔布孔时需充分考虑水平应力影响,避开高水平应力区域及巷道顶板中心等应力集中区域,以提高抽采钻孔稳定性。

中东碳酸盐岩油藏动态稳油控水方法实践

目标区块属于典型的碳酸盐岩油藏,天然水体能量较强,在开发过程中油井见水后含水上升较快,特高含水阶段油井增多,影响油田开发效果。为有效控制油井含水率快速上升,稳定产油量,通过优化油井生产制度,控制油井生产压差,抑制了底水水锥的高度。基于底水油藏临界产量公式,计算单井水锥高度,控水后水锥高度降低,含水率下降。运用动态稳油控水方法,在受底水影响的特高含水井上取得明显控水增油效果,并在同类型高含水单井中得到推广应用。

动压影响下软岩巷道围岩控制技术研究

3506回风巷围岩为软岩且巷道受本采面、邻近采面采动压力影响,围岩变形量较大且局部位置支护体系面临失效问题,给巷道后续使用带来较大影响。对回风巷现场条件及围岩变形特征分析基础上,提出采用高强预紧力锚杆(索)+底角锚杆+巷帮锚索方式进行支护,通过高强预紧力锚杆(索)强化顶板及巷帮围岩支护强度,提高支护体系与围岩耦合效果;采用底角锚杆可降低甚至阻隔顶板及巷帮压力对底板影响,提高底板抗底鼓能力;巷帮锚杆可将巷帮应力向深部转移,减少巷帮表面位移量。现场应用后,3506回风巷在动压影响下围岩变形量始终在允许范围内,为巷道正常使用创造良好条件。

底板承压水上底抽巷破坏特征及控制技术

针对承压水上掘进底抽巷易导致底板突水事故,底抽巷层位选取不合理将造成瓦斯抽采效率低的问题,以古汉山煤矿1508工作面底抽巷为工程背景,通过分析底板突水发生机理及其围岩塑性区分布特征,确定底抽巷合理的布置层位并提出围岩协同控制技术。现场试验表明,底抽巷围岩不均衡的塑性区明显使底板隔水层厚度变小,底板突水危险性高。底抽巷在垂向上距煤层底板12 m,水平方向上内错回采巷道8 m。采用以增强锚网索锚固体系能力、底角岩层稳定性及其护表能力为主,局部区域进行注浆加固为辅的综合方法对底抽巷进行治理。试验期间,底抽巷顶底板变形233 mm、两帮变形量变形209 mm后基本稳定;瓦斯抽放孔采出率得到明显提高,确保了工作面安全开采。

弱胶结软岩巷道底鼓控制关键技术研究

针对老公营子煤矿6号煤层西翼工作面运输巷道底鼓,影响煤矿井下运输和安全生产的问题。首先对巷道底板的岩性及结构进行取样和测试,发现其中含有亲水性较高的粘土矿物。其次,从巷道底板的力学机理出发,建立了巷道底板力学模型。通过增加底板锚固层厚度,可以有效控制底板变形,保证巷道围岩的稳定性。通过FLAC3D数值模拟分析现有巷道支护方案下的巷道变形,与现场实测变形结果相吻合,表明现有支护方案和参数不合理。对巷道支护方案进行合理优化,提出了“生石灰底铺层+预应力锚索+混凝土弧形梁+金属网+C20高强混凝土充填”的反底拱结构支护优化方案,并于井下试验段进行工业验证。结果表明,优化后的巷道支护方案对控制顶底板及两帮变形的效果显著,有效保证了矿井的安全高效生产。

厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理研究

针对厚煤层掘进工作面底煤爆破断底卸压后仍发生冲击地压的现象,以新疆硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理进行研究。研究结果表明:由于掘进导致围岩卸荷过程中煤体剪切破坏产生强烈震动,震动波能量主要被松散底煤吸收,最终导致底煤发生冲击;提出了强震动诱发底煤卸压失效的能量判据,基于此计算得到硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面底煤抛出高度=1.26 m,验证了理论分析的准确性,同时得到卸压底煤冲击的临界震源能量hc=13.7 k J;最后通过FLAC3D模拟了不同震源能量对卸压底煤的扰动效应,得到当震源总能量为22, 32, 42 k J时,底煤最大垂直速度分别为4.32, 6.91, 16.65 m/s,底煤最大位移量分别为0.11, 0.57, 1.40 m;底煤垂直速度随着震源总能量的增加不断增大,随着动载作用时间的增加呈现先迅速增大后迅速减小最后衰减为零的趋势;底煤位移随着震源总能量的增加而增大,随着动载作用时间的增加其增大趋势逐渐变缓,在动载作用时间为3/5个周期时达到最大值,辅助验证了理论分析的准确性。

底板承压水上底抽巷布置层位及围岩控制技术研究

针对古汉山矿高应力、底板承压水条件下底抽巷存在围岩控制困难且易发生突水事故的问题,通过运用理论分析、数值模拟及现场试验的综合方法,研究底抽巷底板突水发生机制及其围岩破坏特征,提出底抽巷围岩综合治理技术。研究结果表明,底抽巷围岩存在的非对称塑性区使其底板隔水层厚度变小后突水风险增加;底抽巷合理的布置层位为与煤层底板垂距12 m、距回采巷道水平内错8 m;采用提高支护强度并配合注浆的手段对底抽巷协同治理;试验期间,底抽巷顶底板变形252 mm、两帮变形219 mm,提高了瓦斯抽采率,确保工作面安全开采,为相似地质条件下底抽巷的治理提供技术参考。

高瓦斯矿放顶煤工作面沿空留巷底板回风岩巷的层位选择

常村煤矿开采3号煤,煤层瓦斯含量高,涌出量大,上隅角瓦斯超限严重,通过采用沿空留巷Y型通风方式解决瓦斯问题。为确保上隅角瓦斯不超限,通过煤层底板岩巷穿层钻孔预抽瓦斯,保证工作面安全生产,实现抽掘采平衡。将2305、2306工作面联合布置,共用一条底板岩巷作为沿空留巷回风巷及抽采巷,通过理论计算、地质条件及实验分析,计算出合理的岩巷位置,确保首次、二次回采时巷道不变形。结果表明,相比煤巷(回风巷),可降低修巷费用,且系统布置简单,具有良好应用前景。

Investigation on structural component behaviours of double bottom arrangement under grounding accidents

Marine accidents have caused immense casualties on various parties in shipping and shipbuilding industries, including financial and structural losses. This situation makes ship accident becomes a critical subject in naval architecture and marine structures, as it needs continuous assessment and investigation to broaden insight and data of collision and grounding phenomena. The paper aims to investigate structural conditions of a ship arranged by double hull system under accidental scenario, namely ship grounding. Fundamental concept of structure-rock interaction in poweredhard grounding is adopted to design impact configuration for calculation using finite element(FE)simulation. Involved entities are defined as the structure represented by tanker vessel, and oceanic rock is deployed as the indenter in analysis. Calculation results indicate that the crashworthiness capability of structural part strengthened by longitudinal girder is higher than other selected locations on the structures against rock penetration. Localized flooding of storage oil may occur during raking damage is formed on structural part between two girders.

水平层状泥岩铁路隧道底鼓机理及解析方法研究

西南地区缓倾层状泥岩地层铁路隧道仰拱底鼓病害频发,当列车高速通过时因轨道不平顺导致晃车现象,严重影响列车行车速度及安全。针对缓倾层状泥岩铁路隧道底鼓病害问题,以YD隧道底鼓段为研究对象,通过对隧道底鼓段进行长期变形监测和理论分析,对缓倾层状泥岩铁路隧道底鼓特征及机理开展研究。研究结果表明:隧道左线、中心和右线道床板中心位置处测点底鼓明显,即仰拱中部底鼓量较大,底鼓严重区段6 a持续上鼓约69.75 mm,沿隧道纵向底鼓区段长度约40 m,而隧道两侧边墙墙脚处未发生变形;对于中薄层缓倾层状泥岩地层,在水平构造应力作用下,隧道仰拱底部缓倾层状岩体在弹性阶段向临空面发生一定程度的挠曲变形,隧道边墙围岩沿节理面发生水平剪切滑移变形,隧道拱顶部位围岩发生垂直层理面的弯曲变形,由于衬砌结构作用拱部围岩变形较小。依据隧道平底板受力特征,基于竖向及水平双向荷载作用的简支梁力学模型,建立缓倾层状围岩隧道底板底鼓力学解析模型,分析揭示了隧道仰拱最大底鼓变形量与弹性模量E和底板厚度h成反比,与竖向地应力σz,水平地应力σx和隧道跨度l成正比。研究成果可为类似工程隧道仰拱设计及底鼓治理提供理论依据。

深部留底煤回采巷道变形破坏及支护策略研究

为揭示深部留底煤回采巷道围岩变形破坏规律、提出有效支护策略,以青云煤矿020202工作面轨道巷为研究对象,通过建立深部巷道力学模型,引入无量纲形式的敏感度因子,研究埋深、围岩强度、采动应力和支护阻力对围岩变形破坏的影响规律,基于此提出新支护策略,并采用数值模拟和现场实测验证。研究结果表明:围岩表面位移量和塑性区半径各影响因素按影响程度排序为埋深>围岩强度>采动应力>支护阻力;“去底煤注浆加固+高预应力强力锚杆锚索及时支护”策略可有效抑制巷道围岩塑性区发育,使围岩变形量减少约50%,无需返修。研究成果可为深部留底煤巷道支护设计提供借鉴参考。

碳酸盐岩裂缝型储集层全直径岩心水侵规律实验

阿姆河右岸海相碳酸盐岩气藏断层及裂缝发育,局部水体能量活跃,开发效果受水侵影响显著。通过高温高压复杂缝洞储集层全直径岩心驱替实验,分析裂缝渗透率、裂缝贯穿程度和水体倍数对气藏水侵的影响,结合水气比动态变化特征,研究不同裂缝岩心的水侵规律。结果表明,裂缝贯穿程度越高,裂缝渗透率越大,水体倍数越高,则对应水侵模式中水气比曲线的斜率越大,说明水侵、水窜越严重,而裂缝未贯穿区域对暴性水淹能起到较好的抑制作用。在上述认识基础上,通过水侵模式分析诊断曲线,进一步分析了不同水侵模式的特征,优化了研究区气藏水侵诊断的指数图版。