大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析

针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明:距煤层顶板30~40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m^(3)/min,效果显著。

步进式复扩刀盘及天井钻机的应用研究

随着科技的进步和社会的发展,地下大直径竖向工程的施工需求越来越多,已由传统的地下矿山开采领域延伸到水力发电、公路铁路隧道、人防工程、军事工程、市政工程等各个领域。长期以来,我国地下大直径竖向工程的施工主要以人工、半机械化为主,安全风险高、劳动强度大、工作效率低,如果采用大直径天井钻机施工则由于一次性投入购置成本较高制约了大直径竖向工程施工的机械化。详细介绍了步进式复扩刀盘的结构组成、工作原理、施工工艺,分析了液压系统,测试了不同预充氮气压力条件下油缸复位时间,提出了地下矿山复杂条件下远程通信控制系统解决方案,并将该技术应用于矿山实际生产,结果表明,步进式复扩刀盘可实现小井径天井钻机施工大井筒,对推动我国地下中小型矿山等领域大直径竖向工程施工的机械化意义重大。

盘悬挑径对混凝土扩盘桩双桩抗拔承载性能的影响研究

由于混凝土扩盘桩特殊的桩身构造,在上拔荷载作用下承力盘悬挑径成为影响双桩承载性能的重要因素。采用可视化小比例半截面桩试验方法对盘悬挑径与桩径比值分别为1.25、1.5、1.75、2的四组试验桩进行原状土试验,采用ANSYS软件对试验桩按扩大比1∶30进行有限元模拟分析。分析加载过程中桩周土体破坏情况,确定双桩在上拔荷载作用下的承载机理。对比分析上拔荷载作用下盘悬挑径对桩周土体破坏状态的影响,确定盘悬挑径对双桩抗拔承载性能的影响规律:在控制双桩桩间距相同的条件下,盘悬挑径越大双桩的抗拔承载性能越强,但双桩间的影响程度随之增大,抗拔承载力发生一定的折减。根据试验和模拟结果,确定双桩设计时盘悬挑径的合理取值。结果表明:在桩间距为7倍桩径时,盘悬挑径为桩径的1.5倍~1.75倍,混凝土扩盘桩双桩承载性能较好。

覆冰地区分裂与扩径导线表面电场特性

输电线路覆冰对电力系统安全运行具有严重威胁,目前已经发展了多种防冰除冰方法,但每种方法都有其局限性,对于一些具有微气象、微地形特征的重覆冰地区尚未有较好的解决方法。文中考虑到扩径导线的特点和分裂导线输电线路的局限性,根据波阻抗和自然功率将分裂导线等效为单导线,并考虑电流的集肤效应,得到了等效的单根扩径导线,进而分析比较覆冰地区的分裂导线及其等效的单根扩径导线的表面电场特性。研究表明:等效前后导线截面面积相同且波阻抗一致时,扩径导线与分裂导线相比,不仅显著降低了子导线根数和输电线路的覆冰荷载,而且在扩径导线的半径等于分裂导线的等效单导线半径时,扩径导线的表面最大电场强度小于分裂导线。因此,在严重覆冰地区,采用分裂导线等效半径的扩径导线具有非常好的表面电场特性,且可显著降低冰风荷载,提高抗冰强度。

φ241.3 mm井眼等井径膨胀管封堵技术研究与评价

等井径膨胀管可作为临时套管为深部复杂地层构建临时井壁,实现复杂地层无内径损失的机械封堵作业,封堵后仍保持原有井身结构,为深井安全穿越复杂地层提供一种新的技术方案。文章在介绍等井径膨胀管系统的结构设计和技术原理基础上,重点从膨胀管材优选及应力分析、膨胀螺纹结构设计和变径膨胀锥优化设计三方面对系统关键技术进行研究,通过室内性能评价和全过程井下试验,验证了系统的功能和工艺的可行性。现场应用时,井下电视影像显示:等径膨胀后管体及螺纹仍具有良好的完整性和密封性,内径达245 mm,作为临时技术套管封堵地层,满足φ241.3 mm钻头安全下入及钻井服役要求,为复杂地层等井径封堵应用奠定了基础。

大直径扩底灌注桩设计

以合肥滨湖时代广场C2栋高层建筑为依托,对该栋建筑桩基础进行了设计,经过对拟建场地的土层情况、水文地质条件及场地与地基的地震效应的分析,并按照相关规范及评审专家意见,确定采用大直径挖孔扩底灌注桩基方案,经计算分析表明,大直径挖孔扩底灌注桩以桩端的端阻力为主,不考虑侧摩阻力。

大直径扩底灌注桩单桩竖向承载力优化设计

深基础是以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础,其埋深较大。必须在确保建筑物安全的情况下,节约用料,方便施工,且可提升经济效益。为了探究大直径灌注桩作为深基础的构件在承担上部荷载的条件下,其单桩竖向承载力的发挥情况,研究在同种地层沉积条件下,将大直径灌注桩分为同直径不同桩长、扩底式不同桩长两种情况,并按JGJ/T 225—2010《大直径扩底灌注桩技术规程》进行了计算、对比与优化,确认了定型原则,提出了合理的建议与结论。结果表明:桩身几何尺寸较短时不必进行扩底,桩身几何尺寸超过一定长度后可以进行扩底,扩底后的单桩竖向承载力会有相应的提升。扩底会出现几何长度不变但能够发挥桩侧阻力的有效长度缩短的现象。同时,桩扩底施工是否能够成功不同程度地受到地层条件与水文地质条件的制约。

小口径塑料排水管道环切复顶置换修复工艺研究与应用

为解决小口径塑料排水管道发生严重变形、破裂、塌陷时的修复难题,提出非开挖环切复顶置换修复技术,将原管道和坍塌部位全部旋转切割清除后带入新管,以达到等径或扩径置换修复的目的。将环切复顶置换工艺应用于武汉光谷七路污水管道修复中,结果表明:该工艺可有效修复出现二级以上变形、破裂的300~800 mm管径塑料排水管道,并解决静压裂管水平受力易卡钻头问题。

煤体结构组合与井径变化关系研究

煤层气井径扩大不仅影响固井质量,而且会严重影响排采.以煤体变形程度不一的焦作煤田恩村井田为例,根据煤岩典型测井响应曲线,以0.5m煤层厚度为间隔采集测井曲线值,结合钻井取芯,划分出I类、Ⅱ类煤和Ⅲ-Ⅳ类煤的厚度,进而划分出煤体结构组合,应用回归分析方法得出煤体结构组合与井径变化关系.结果表明:煤体结构以I类和Ⅱ类煤为主时,井径变化率较小,扩径较小;当4类煤体结构均含有,所占比例相当时,煤层稳定性较差,井径扩径较大,井径变化率较复杂;煤体结构以Ⅲ-Ⅳ类为主时,井径扩径严重,此类煤体结构组合对井身质量影响最大.

扩径桩抗压抗拔性能的颗粒流数值模拟

在地下水位以下较深的地下工程中，常采用扩径桩来承担结构今后受到的浮力．为了研究承担竖向受压荷载对抗拔桩今后承担上拔荷载的承载力的影响需要开展研究．采用二维颗粒流分析程序PFC2D对载荷试验中同一扩径桩先受压后抗拔进行了数值模拟分析．通过研究扩径桩在单纯承担上拔荷载和先受压、后受拔的过程中不同受荷阶段桩时步．位移曲线、桩土颗粒排列变化、颗粒位移的变化及荷载～沉降（上拔量）的对比分析，得出桩在下压和上拔到达极限荷载时的破坏性状，并与现场试验结果进行了对比．对先承担竖向受压然后抗拔的桩，与直接承担上拔的桩相比较，得知桩下压过程中桩周土体结构的破坏对桩随后的抗拔承载力有较大的影响．

变电站用扩径软母线弧垂和张力特性

软母线具有抗地基沉降和地震的优势,在气象和地质条件比较复杂地区有很好的应用前景。以耐热扩径软母线JLHN58K-1600为例,对扩径母线的弧垂和张力特性进行了分析和试验研究,通过拟合测量数据,得出了扩径母线的弧垂和张力经验公式,为软母线在变电站的应用提供了参考。

冲击成孔双笼灌注桩在复杂地层中的应用研究

研究目的:采用反射波法对冲击成孔单笼灌注桩进行桩身质量完整性检测,经验证发现在复杂地层中的灌注桩,存在严重扩径和露筋,既浪费大量混凝土,又影响桩身质量完整,为此须进行研究,找出其原因,改进其施工方法,达到既节约混凝土,又保证混凝土桩身质量完整。研究结论:(1)冲击成孔单笼灌注桩扩径原因是由于冲击成孔产生的冲击力,把地下水位以下的流砂、砾石、淤泥和与基岩面接触处的软塑黏土,以及溶洞内的充填物,分别冲击落入孔内,被泥浆返孔带出孔口,使其周围形成大于施工桩径的地下空间,灌注混凝土时地下空间处出现大的扩径,相应扩径的上方易出现缩径和露筋;(2)无地下水的硬塑粉质黏土地层可采用冲击成孔单笼灌注桩;(3)有地下水的流砂、砾石、淤泥等复杂地层可采用冲击成孔双笼灌注桩;能预防混凝土扩径和露筋,保证混凝土桩身质量完整;(4)在冲击成孔灌注桩的领域中应重视双笼法施工的应用与推广。

扩大头锚杆最大抗拔力计算公式探讨与分析

针对国家规范给出的扩大头锚杆最大抗拔力计算公式与工程实践和试验结果相差甚大,论文利用弹塑性力学Boussinesq问题的位移解等相关理论,推导出了扩大头锚杆最大抗拔力计算公式。经过与现场拉拔实验实测数据的对比分析,验证了扩大头锚杆在土体条件下最大抗拔力计算公式的可靠性,并且分析了各相关因素对最大抗拔力的影响大小,结果表明,扩大头直径的影响最大,土体极限抗剪强度的影响次之,弹性模量比的影响再次之,土体泊松比的影响最小。这为以后扩大头锚杆的设计和施工提供了一定的理论依据。

直流真空电弧强迫开断电弧形态

随着航空270V直流系统的应用,直流开关的需求逐渐增加。现阶段直流开关大多为空气开关,其开断容量较小,使用真空开关将对于提高开断容量具有一定优势。针对航空270V直流用短间隙真空灭弧室进行高频开断实验,研究了直流强迫开断的电弧电压、电流特性,分析了回路参数对直流强迫开断中平均电流变化率di/dt和弧后过电压dv/dt的影响。通过相同开断实验电流、相同电流变化率、不同触头结构情况下开断实验,分析了电弧直径动态特性。强迫熄弧过程中,平板触头电弧直径逐渐减小,纵磁触头电弧直径变化较小并在熄弧前迅速变化。针对不同电流实验,随电流升高电弧直径略有增加。起弧阶段,平板触头电弧直径随燃弧时间呈对数函数增加,而纵磁触头电弧直径基本保持不变。拟合得到平板电弧起弧时直径变化函数,随燃弧时间延长,平板触头电弧直径逐渐增大至大于纵磁触头电弧直径。

岩溶隧道掌子面突水机制及岩墙安全厚度研究

从断裂力学角度分析高压岩溶水作用下裂隙扩展机理,认为自然营造力作用下水力劈裂多属压剪破坏模式。运用断裂力学和水力学理论分析隧道掌子面突水滞后效应和扩径效应,指出:裂纹扩展跳跃性在宏观上表现为隧道掌子面突水的滞后性;掌子面突水通道最终形成需经过多个阶段,其最终尺寸受岩溶水压力、掌子面岩体质量等因素控制。认为隧道掌子面突水是由于开挖扰动降低了水压劈裂的临界水压力造成的。据此观点,建立基于临界水压力的掌子面岩墙安全厚度计算公式。以宜万线云雾山隧道为例,计算得到岩墙最小安全厚度与施工中普遍采用预留厚度较为一致,说明此方法较为合理,可为类似工程提供参考。

导盘位置对斜轧穿孔力能参数和扩径量的影响

运用MSC.superform2005有限元软件对锥形辊穿孔进行三维热力耦合有限元模拟,对管坯中心应力状态进行分析,发现锥形辊穿孔中心应力分布与桶形辊类似。研究导盘位置变化对斜轧穿孔力能参数、内外扩径量的影响;分析导盘前置量和导盘距变化与斜轧穿孔轧制力、顶头力、导盘力和扩径量之间的关系,对了解锥形辊穿孔有重要意义。

中频感应加热顶推式热扩管工艺分析

简述3种热扩管工艺的特点、优势;分析中频感应加热顶推式热扩管工艺参数对扩管变形的影响,并指出扩管时应注意的问题。分析认为:中频感应加热顶推式热扩管工艺虽然对整支管坯非同时进行整体加热,但与整体加热扩管工艺相比,加热方式对扩管变形没有明显影响;应加强管坯质量和变形区管坯温度的控制,选择合理变形参数,扩制后进行整体热处理,并加强成品钢管的质量检验。

大直径扩径桩与等截面桩对比试验研究

扩径桩作为一种新型桩基形式得到很大的发展,但由于其桩身在某深度发生扩径突变,而给研究扩径桩的荷载传递性状带来不便。现有对扩径桩的研究只限于小直径桩的模型试验以及有限元分析,而对大直径扩径桩的研究比较缺乏。通过对同一场地的同一直径不同桩型的钻孔灌注桩进行竖向静载荷试验,对2种桩型的竖向承载力、桩身轴力、桩侧摩阻力进行对比分析研究。研究结果表明,扩径桩能够提高单桩承载力、减小桩体沉降,而扩径阻力在荷载传递中起关键作用,成为荷载传递中的主要途径之一。

易失稳火成岩气井欠平衡钻井技术关键

冀东南堡5号构造深部沙河街组储层物性差,孔隙度和渗透率较低,以往常规过平衡钻井过程中多发生漏失,严重伤害了储层。为了有效地发现和评价5号构造深层天然气含气情况,冀东油田开展了南堡5号构造沙河街储层欠平衡钻井技术的研究与应用。由于沙河街储层的坍塌压力比孔隙压力高,不满足欠平衡钻井的压力窗口。通过对南堡5号构造深层沙河街砂泥岩及火成岩地层井壁稳定性分析,研究发现当欠压值合理的情况下,井径扩大率达20%后的坍塌压力小于地层孔隙压力,可以满足欠平衡钻井及探井井身质量的要求,通过6口井的成功应用,证实该理论是可行的,同时也表明在井壁稳定性差的南堡5号构造沙河街地层可实施液相欠平衡钻井技术。

膨胀筛管防砂技术的研究及应用

膨胀筛管防砂技术是针对稠油、超稠油油藏研究的一种新技术,可以实现筛管的径向膨胀和收缩,消除套管与筛管之间的砂环,延长筛管防砂有效期,解决打捞作业困难问题。室内实验和现场试验证明了该技术具有良好的膨胀收缩性能,施工简便,打捞作业容易,防砂生产效果明显,具有良好的应用前景。