粉质黏土和风化粉砂岩中变径抗浮锚杆高效绿色成孔关键技术

为了提高粉质黏土和全风化、强风化粉砂岩地层中变径抗浮锚杆的成孔工效,对长螺旋钻机进行了改进,使其具有送风功能,开发了长螺旋钻机引孔接力高压旋喷钻机扩孔下变径抗浮锚杆成孔关键技术,并提出了相应的施工参数。采用关键技术和施工参数,保证变径抗浮锚杆抗拔力达到设计要求外,与单一高压旋喷钻机进行变径抗浮锚杆成孔的常规工艺相比,减少了13%的工期。鉴于粉质黏土和全风化、强风化粉砂岩地层中,高压送风长螺旋钻机引孔时会产生扬尘,开发了配套的降尘结构,消除了扬尘引起的环境问题及对作业人员的危害,实现了绿色施工。

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。

扩缩径对灌注桩承载性能的影响研究

文中以广东某超高层建筑项目为例,通过PLAXIS软件建立有限元模型,就扩缩径对灌注桩沉降量以及桩身应力的影响进行分析。结果表明,各土层下荷载-沉降曲线表现为先快速增加后缓慢增加,淤泥土层桩的极限竖向位移量为0.046 87 mm,与正常桩相比降低了4.3%;粉质黏土层扩径桩的极限竖向位移量为0.042 43 mm,与正常桩相比降低了12.6%。土层对缩径桩的极限竖向位移量影响不大;淤泥粉质黏土层扩径桩的极限竖向位移量为0.043 26 mm,与淤泥层条件下的极限沉降量相比降低了9.8%。桩扩径部位应力值降低;缩径位置应力值显著增加,因此,应对桩缩径处进行加固处理。

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。

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。

矿用扩径式吸能防冲构件特性数值分析

为增强液压立柱抗冲性能,有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出并设计了一种与液压立柱结合使用的扩径式吸能构件.采用ABAQUS软件对构件吸能防冲特性进行研究,结果表明:不同尺寸和不同材料扩径式构件均具有非常好的稳定变形破坏模式,尺寸、材料和冲击速度对构件变形破坏模式没有任何影响.扩径式构件压缩过程中具有较为恒定的反作用力,反作随构件材料强度和随壁增加而增大,但尺寸、材料和冲击速度对构件力-位移变化规律没有影响.扩径式构件具有一定承载力,具有较小的载荷波动系数和较高的冲程效率.扩径式构件是一种较为理想的吸能防冲构件,其与现有常规立柱结合使用,可改善立柱受冲击载荷时的受力情况,增强立柱防冲性能.

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。

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。

膨胀管封堵调层技术新进展

针对膨胀管技术应用过程中出现的膨胀压力过高、胀后通径过小、复杂井况适应性差等问题开展相关技术研究,研制出薄壁大通径膨胀管技术、胀捞一体化膨胀管技术及膨胀管修复大斜度套损井技术。现场试验表明:膨胀管胀后通径≥114mm,提高了后续下入工具尺寸系列,同时不影响泵挂深度,膨胀压力≤19MPa,进一步降低施工风险;膨胀管胀捞一体化技术降低了施工过程对油田设备要求,提高施工效率,对井底不造成污染;大斜度膨胀管修复技术能够在50°/100m斜率条件下顺利完成膨胀,满足油田斜井、分支井等特殊井况套损补贴要求。

膨胀管套管补贴工艺及在胜利油田的应用

膨胀管补贴技术可用于大井段套管修复,完全不同于现有的波纹管套管补贴技术及补贴加固技术,在套管修复以后其内径减小量很小,能承受的抗压强度是其他方法不能比拟的。膨胀管密封悬挂技术采用耐高温、高强度橡胶材料,膨胀后紧密地与原套管内壁接触,从而达到密封与悬挂的目的。2005-2006年,该技术在胜利油田4口井推广应用,其中,梁38-1井超百米井段补贴获得成功。

小口径勘探用可膨胀波纹管ANSYS模拟与实验分析

可膨胀波纹管技术是通过对圆形管材进行特殊工艺处理,使管径发生变形以便其顺利通过井孔到达问题地层,然后通过液压膨胀复原,达到修井固井的目的。经过多年的技术发展,此技术已在石油工程中得到很多实践应用,但是在口径相对较小的地质勘探孔中,由于受口径以及工艺技术等限制,尚未有相关应用。主要针对材料编号为KP02的75 mm小口径梅花状可膨胀波纹管进行研究,通过利用ANSYS有限元软件进行模拟以及实验室实验,得到其膨胀变形参数并对其膨胀过程进行对比分析。