Comparative experiments of gas drainage in different types of drillings

Gas drainage effect is the utmost important factor for mining speed and mining safety. It has great meaning to study the effect of gas drainage. Comparative experiment of gas drainage in different types of drillings shows that the initial rate of gas natural emission by hydraulic loosed cross drilling is 1.5 times more than that of parallel drilling, and the drilling gas at- tenuation coefficients reduces to 0.78 times, the effect of gas drainage is good. The ultimate quantity of gas drainage of parallel drilling, cross drilling, hydraulic loosed cross drilling are 859.1, 1 323.5 and 1 833.6 m3/100 m. The results of the measurement through these three kinds of drillings of 100 meters drilling is considered as following： cross drilling is 1.54 times more than that of parallel drillings, hydraulic loosed cross drilling are 2.13 times more than parallel drilling. The drainage rate of parallel drilling, cross drilling and hydraulic loosed cross drilling reached 10% to 15% in 3 months with the pre-draining time. Among these, the drainage effect of hydraulic loosed cross drilling increased by 46% than that of parallel drilling in three months.

可转位浅孔钻螺旋容屑槽结构优化及实验研究

钻头排屑性能直接影响切削性能,为了解决可转位浅孔钻在切削过程中出现的缠屑和振动问题,进而避免由此引发的加工异常和孔壁质量差的情况,采用了理论分析和仿真模拟相结合的方法,深入研究了螺旋容屑槽横截面形状结构和螺旋角结构对钻体刚性的影响,并通过实验验证了所设计钻体具有良好的刚性和排屑性能。仿真模拟结果分析表明,在芯径一致时钻体受到的最大应力为761 MPa、应变为0.003367,钻体头部横向位移量为0.3971 mm、转动变化量为0.006500 rad;变螺旋角在20°-16°时,钻体受到的最大应力为695 MPa、应变为0.002688,钻体头部横向位移量为0.3641 mm、转动变化量为0.006140 rad,此时钻体刚性和排屑性能达到良好的平衡;分析表明,螺旋角越大、叶宽差值越大,则芯径越小,钻体刚性越差;所设计的钻体在实验工况下未发生缠屑情况,表现出更好的排屑性能,并有较高的孔径一致性和良好的孔壁质量。

矿井瓦斯抽采钻孔偏移特性研究

为避免井下瓦斯抽采钻孔发生轨迹偏移,出现瓦斯抽采盲区,产生瓦斯抽采空白带,首先以山西阳泉新景煤矿15121底抽巷、15124低位巷、15124回风巷为工程背景,测试穿层钻孔和顺层钻孔的偏移情况;然后利用均角全距法计算钻孔三维轨迹数值,并结合煤层赋存地质信息,绘制钻孔三维轨迹与煤岩三维层位关系可视化图,分析影响钻孔偏移的因素和拟合数据,并得出钻孔偏移特性。研究表明:穿层钻孔主要在细砂岩层开始偏移,且均在煤层段偏移变大,煤层段最大偏移量为0.52 m;顺层钻孔开孔倾角相近时,孔深越深终孔垂直偏差越大,40 m孔深平均垂直偏移量为1.37 m;小角度钻孔受重力影响较大,轨迹易发生偏移,大角度钻孔在垂直方向上向上或向下偏移,偏移量比小角度钻孔偏移量小;在水平方向上,底抽巷、低位巷、回风巷布孔间距分别缩短0.68、0.28、0.54 m。

螺杆钻具十字万向轴运动副球面磨损规律

螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命。为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布。结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28~30 mm。仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现“尖角”,球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈“卷曲变形”。该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

几种基于随钻参数地层识别方法的对比分析

地层岩性的实时识别对及时调整钻井参数、有效控制井眼轨迹、寻找地下储层都具有十分重要的作用。与传统岩性识别方法相比,通过监测随钻参数变化进行岩性识别,具有便捷、高效、实时、准确、环保以及节能等优点。围绕基于随钻参数的地层岩性识别技术,按照煤矿勘探、油气藏开采等不同岩性识别应用领域对随钻参数进行分类;通过对随钻测控技术及装备的研究现状分析,介绍随钻参数采集及传输技术;介绍了机器学习算法、多元统计分析法、灰色关联法、交会图法的特点及应用情况;结合应用案例对4种基于随钻参数的地层识别方法进行对比分析。最终,归纳总结了随钻岩性识别研究的关键技术问题,分析了在研发及工程应用中存在的不足及面临的挑战,并给予建议。

基于钻铤伽马信息交会的随钻中子气层识别方法

基于数值模拟方法开展钻铤次生伽马气层识别方法研究。从总非弹和俘获伽马信息中获取钻铤次生伽马产额信息,分析其在气/水层的响应差异,提出了一种基于钻铤非弹伽马和俘获伽马产额信息交会的气层识别方法,并对环境影响因素进行了分析。研究结果表明,相比于总非弹和总俘获伽马信息,钻铤的非弹和俘获伽马产额在气层识别方面具有更高的灵敏度;基于钻铤非弹伽马和俘获伽马交会的气层识别方法不但摆脱了对孔隙度信息的依赖,而且几乎不受井径和泥质含量的影响。该研究可以为改善随钻气层识别效果提供新的思路。

跨孔地震CT在城市轨道交通岩溶勘察中的应用

跨孔地震CT(亦称为地震层析成像)是通过分析地震波在穿越探测目标体内部时其时长、波幅、能量、波速、波形等各因素的变化,对探测目标体进行速度成像的一种地下孔内物探方法,其具备了探测精度高、探测周期短、成本低等众多特点,主要用于地下目标体的高精度探测。目前,跨孔地震CT法已经广泛应用于灰岩地区城市轨道交通综合勘察,利用该方法可以有效查明线路范围内岩溶发育位置、深度及几何分布特征和规模,并可以判别基岩埋深和起伏情况,为后续地铁设计和施工提供必要地质依据。以广东省广州市某地铁岩溶勘察项目为研究对象,利用跨孔地震CT详细划分出了探测区域土岩界面,圈定出了溶洞及溶蚀发育位置,选取异常位置进行钻探验证。跨孔地震CT成果揭示,岩面和溶洞位置与钻探成果吻合程度高,岩面高程及溶(土)洞位置高程最大误差均在1 m之内。钻探、物探成果起到了相互补充、互相验证的效果。

钦州港首座大型高桩梁板码头建设关键技术与对策

钦州港目前已有大型码头主要为重力式结构,依托金鼓江作业区19号泊位工程,探讨本地区首座大型高桩梁板码头实施的关键技术问题与对策,并统计分析其实施功效,为当地的港口发展提供一种新的结构选型,有效丰富了技术储备。本文论证了高桩结构的适应性,突出建设中克服的主要难点,包括采用引孔植桩的新工艺,解决了深水裸岩环境下的临时辅助钢管桩与灌注桩钢护筒的施打难题;首次研究了炸礁与灌注桩浇筑的交叉施工机制,填补了行业实践空白;提出了新结构形式下的相应安全管理要求,补充了当地的安全文化建设。

穿层钻孔协同定向长钻孔瓦斯抽采技术在盘城岭矿的应用

以盘城岭煤矿150106运输顺槽为研究背景,针对原来实施的单一顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施所造成的瓦斯抽采效率低下、采掘失调等制约煤矿生产的问题,提出并应用高抽巷向下穿层钻孔协同定向长钻孔瓦斯抽采技术预抽煤巷条带煤层瓦斯,形成了“长抽+短抽”相结合的立体交叉瓦斯抽采模式。经试验论证,瓦斯抽采效果显著提升,能够保证矿井安全高效开采,同时也为其他高瓦斯矿井或瓦斯突出矿井的瓦斯抽采防突提供了技术参考及借鉴。

关于正交试验在碱性水环境下定向钻泥浆的配比研究

如何配制出良好的泥浆使其能够在管道中形成稳定的泥膜,以保持管壁稳定性是目前行业内研究的重点。研究主要以黄河穿管项目为背景,以膨润土、羧甲基纤维素、碳酸钠等为材料,通过研究不同配比下泥浆的性能来研究影响泥浆的因素。本次试验结果表明:根据本项目背景工程,通过设计正交试验得出膨润土∶CMC∶碳酸钠∶水=80∶4∶5∶900为良好的泥浆配比。

曲折斜井大断面公路隧道施工通风方案研究

对于以钻爆法为主要掘进方式的大断面公路隧道,合理的通风系统是保障隧道施工进度、工人作业安全的前提,因此为将爆破产生的污染物在短时间内排出洞室,需选择合理的通风方式及通风设备选型。以梁王山隧道斜井工区为工程依托,基于施工规划与通风设计理论,将通风划分为三阶段,根据不同阶段的施工线路特征,简要阐述通风过程的重难点,最终对各阶段通风方案进行设计,并提出了通风系统优化措施,为类似隧道工程的通风设计提供参考。

引水隧洞交叉段爆破振动对既有铁路隧道影响研究

针对交叉隧洞爆破施工对原有隧道安全运营的影响,本文以新建瑞垟引水隧道为依托,采用理论计算进行振动安全验算,确保钻爆施工产生的振动控制在确定的标准之内,进一步结合有限差分动力分析方法,研究下穿施工过程中既有隧道结构不同部位的应力分布特征和振动传播规律,之后依据工程监测数据,对理论分析和数值模拟结果进行验证分析。结果表明:新建隧道爆破施工不会对既有隧道结构安全构成威胁,爆源位置对即有隧道的振动响应影响显著,爆源位置在交叉点处时既有衬砌在爆点附近断面右拱脚处振动速度达到峰值4.43 cm/s,同一特征部位峰值振速由最大峰值断面向两侧衰减,且远爆源侧衰减更快,爆破开挖对后方已开挖区域的振动影响略大于前方未开挖区域,现场振动监测得出的振速分布规律与数值模拟计算结果相吻合,实测最大振速值均小于安全控制标准,研究成果可为类似上下交叉隧道工程振动安全控制提供参考借鉴。

EBZ-135型悬臂式掘进机不同工况下截齿最优排列研究

为了解决钻进工况和横切工况下截割头振动严重、截齿受力差异较大的问题,利用数值模拟软件对钻进和横切工况下截割头截割煤岩过程进行模拟分析,发现横切和钻进工况下截齿所受合外力差值较大,横切工况下截齿变差系数为0.842,截割头变差系数为1.715,而钻进工况各截齿变差系数为1.361,截割头变差系数为2.047。根据模拟研究结果对截齿截线距进行优化设计,确定了最佳的截线距,通过分析发现优化后截齿合外力平均值差异系数显著减小,较好地分散了截齿受力,提升了截齿寿命,为掘进机高效截割作出贡献。

石门揭煤作业中定向长钻孔瓦斯抽采防突技术的应用

研究专注于煤矿工作面瓦斯防突技术的应用,特别是定向长钻孔瓦斯抽采防突技术在石门揭煤作业中应用。旨在评估这一技术在防止瓦斯突出方面的有效性,以确保煤矿安全和生产符合相关法规。为确保工作面的安全推进,在工作面前方的煤层区域设置检验钻孔,用于测定残余瓦斯压力和含量,并确保其符合标准。研究结果显示,实际操作中的残余瓦斯含量和压力均满足相关标准,5个检测钻孔的瓦斯压力平均值为0.522 MPa,瓦斯含量为4.5 m3/t,满足瓦斯含量小于8 m3/t、瓦斯压力小于0.74 MPa的要求。表明该技术可以有效防止瓦斯突出。另外,采用钻屑瓦斯解吸指标法进行突出危险性评估,结果显示在揭煤阶段的工作面不再有突出危险,可以继续进行揭煤工作。

告成煤矿极软煤层钻孔煤水分离技术研究及应用

为防治松软低透气性煤层瓦斯灾害,采用水力冲孔、割缝等卸煤增透措施在瓦斯抽采中愈加普遍,带来钻孔煤水分离难题。针对告成煤矿极软煤层煤泥不易沉降、煤水分离效率低的问题,开展了煤泥粒径分布特征分析和穿层钻孔煤水分离方法应用考察。结果发现,松软煤层在高压水力作用下极易形成微细煤泥,煤粒分布符合Rosin-Rammler函数,特征粒径尺寸为0.84 mm,细微煤泥粒径分布较为均匀;煤袋围堰沉淀、振动筛式分离机、板框式压滤机等单级分离方法在应用中存在效率低、劳动强度大、计量不精准等问题。基于试验结果,提出并应用了穿层钻孔煤水多级分离工艺方法,利用不锈钢焊接式条缝筛网进行初级过滤分离,布置巷道低洼处沉淀池集中沉淀进行中级过滤分离,采用板框式压滤机进行终级过滤分离。此方法沉淀效率高,实现了清水入仓,促进了煤矿安全文明生产。

永红煤矿小煤柱工作面瓦斯治理的实践应用

永红煤矿在过去的掘进工作中采用“以岩保煤+水力造穴”的瓦斯防治措施,这种方式存在钻孔施工时间长、作业成本高、瓦斯抽放时间不达标等问题。以永红煤矿3512工作面为研究对象,对“小煤柱掘进+穿层预抽钻孔”分阶段瓦斯治理措施进行了创新设计。应用结果表明,巷道单进月均进尺在161 m,防突效果有效,抽采效果明显,掘进期间瓦斯涌出得到有效控制,经济效益显著提高。

南水北调天津干线工程穿越方案对比及施工期生态保护建议

对南水北调天津干线穿越的必要性分析,在此基础上进行跨越和穿越两种方案分析,最后从方案概述、工期及造价估算三方面对顶管隧道穿越方案以及定向钻方案进行比选,最后选定顶管隧道穿越方案。为后续其他工程穿越方案提供一种选择。

高含硫天然气藏同步钻采交叉作业风险识别与评估

高含硫天然气藏同步钻采过程中,新井钻完井作业和生产井生产作业的交叉影响风险较高,需要采取控制措施削减风险。分析对比各种风险评估方法,选择故障假设法(What-if),根据钻井过程划分节点,分析每个节点存在的交叉作业风险,结合防护措施进行风险评级。对风险较高的场景提出风险削减建议,将建议措施转化为行动实施,实现了安全高效钻完井作业。

黄-鱼原油管道海对海定向钻穿越技术浅析

海对海定向钻穿越是指定向钻的入、出土点都在海上,管道预制也在海上,可以减少对管线路由上的航道、交叉管缆等设施的影响,并有效保护环境,缩短施工周期,节省投资,满足不断发展的海上管道工程建设需要,市场应用前景广阔。基于此,以2022年的黄泽山—鱼山原油管道海对海定向钻穿越工程为例,介绍海上施工的工艺措施,为今后的海对海定向钻穿越工程积累宝贵经验。

悬臂式掘进机在小断面水工隧洞施工中的应用

笔者以某抽水蓄能电站下水库导流洞施工为例,探讨EBZ260型悬臂式掘进机在小断面水工隧洞施工中的应用,从施工安全、质量、进度、经济性等方面与传统的钻爆法施工进行对比分析。结果表明:相比于传统的钻爆法,悬臂式掘进机施工对围岩扰动较小,可有效控制超欠挖,施工质量易于控制,施工更安全,施工成本低。施工经验可为类似工程施工提供借鉴。