千米深井切顶卸压自成巷支护技术及应用

为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进行了监测。结果表明:在超前工作面实施爆破切顶能够极大降低巷道所受应力,成巷区巷道顶板整体下沉量较小,巷中顶板最大下沉量约385 mm,平均下沉量约280 mm,巷中底鼓最大值545 mm,碎石巷帮无明显侧鼓现象,实体煤帮无明显片帮现象,满足安全和使用要求,巷道围岩变形在可控范围内,留巷效果良好。

CMA-MESO千米尺度变分同化系统中极小化控制变量的重构

重构GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球、区域一体化变分同化系统中的极小化控制变量,提升中、小尺度同化分析能力,为中国气象局业务区域数值预报系统CMA-MESO提供千米尺度适用的同化方案。新方案用纬向风速(u)和经向风速(v)替代原有流函数和势函数作为新的风场控制变量,采用温度和地面气压(T,ps)替代原有非平衡无量纲气压作为新的质量场控制变量,同时不再考虑准地转平衡约束,而是采用连续方程弱约束保证分析平衡。背景误差参数统计和数值试验结果表明,采用重构后的极小化控制变量,观测信息传播更加局地,分析结构更加合理,避免了原方案在中、小尺度应用时存在的虚假相关问题。连续方程弱约束的引入,限制了同化分析中辐合、辐散的不合理增长,帮助新方案在分析更加局地的同时保证分析平衡。为期1个月的连续同化循环和预报试验结果表明,新方案可以减小风场和质量场分析误差,CMAMESO系统地面降水和10 m风场的预报评分显著提升。

近千米大直径穿强厚含水层降温管井钻孔设计

制冷降温是深部矿井热害防治的有效技术手段。以核桃峪矿井制冷降温系统建设工程为背景,针对降温管井钻孔深度大,穿过洛河组巨厚强含水层,长距离输送冷媒保冷等技术难题,在分析工程及水文地质条件基础上,确定管井钻孔两次开孔分段设计参数;通过调研管路保冷材料性能,提出复合钢管、静态空气、玻璃微珠增强水泥、钢基复合保温套管四种保冷方法条件下基岩段护壁管设计方案;综合考虑保冷效果、固井可靠性、施工难度等因素,优选工作管采用钢基复合保温套管;并根据套管受力计算,校验护壁管规格参数。工程实施效果表明,井上下降温管始末端温度损失约1℃,可以满足冷媒长距离输送冷量损失要求,对于类似工程具有借鉴价值。

千米级大跨度桥上线路动态与静态轨道不平顺的关系

为了明确千米级大跨度桥轨道不平顺状态的分布规律,以某千米级大跨度桥上线路轨道不平顺检测数据为例,分析了动态和静态高低、轨向及轨距不平顺的时域分布特征,并进行了相关性分析,确定了动态和静态波形匹配参数,在此基础上提出了移动窗相关系数的里程匹配算法;给出了基于尺码法的轨道不平顺分形维数计算流程,分析了短波、中波和长波区段的动态和静态轨道不平顺分形维数及其分布规律特征。结果表明:以轨距作为对准参数项,采用滑动相关系数法可以实现动态与静态不平顺数据的有效对准;高低不平顺的分形维数可以作为诊断线路道砟服役状态的有效工具;大跨度桥的轨向及高低不平顺长波成分稳定,不因轮载动态作用而显著变化。

千米深井煤层水力压裂作用下裂隙应力场演化规律的数值模拟研究

为了掌握千米深井煤层水力压裂作用下煤体内部裂隙应力场演化规律,更科学地开展超千米矿井煤层水力压裂增透瓦斯综合治理工作,以平煤股份一矿超千米埋深的戊8-31240工作面为建模背景,采用RFPA-2D数值模拟软件,建立了煤体内部裂隙发育—应力场扰动数值模型,模拟得到了水力压裂作用下深部煤体内部裂隙应力场演化过程。研究结果表明,深部煤体内部在水力压裂作用下,首先由水流浸润煤体,微裂隙在压裂孔四周区域萌生,在孔左上、右上两侧区域形成“V”形主级宏观裂隙呈扇形继续扩展发育,然后在孔左下、右下两侧区域微裂隙贯通形成“Λ”形次级宏观裂隙,最后孔两侧主、次级宏观裂隙贯通,呈现“X”形裂隙扩展主导压裂,并产生更多微裂隙,使深部煤体受水力压裂的影响范围不断扩大;深部煤体水力压裂开始阶段,内部破坏向压裂孔四周随机发生,随着压裂压力升高,煤体破坏开始向压裂孔上下区域延伸,但远小于向压裂孔两侧破坏速度,煤体破坏更多集中在煤层上部,表明水力压裂将会对煤层顶板造成较大冲击;深部煤体受水力压裂作用,条带状剪应力、块状拉应力主要集中在裂隙的尖端附近区域,剪应力从13.5 MPa卸压到1.1 MPa,卸压降幅91%,而拉应力从11.0 MPa卸压到2.2 MPa,卸压降幅80.0%,其拉应力卸压效果要小于剪应力的卸压效果,随着压裂的裂隙向煤体深部延伸转移,最终在单个压裂孔前后25 m范围区域形成剪—拉双重作用卸压区,使地应力得到释放,大大提高了深部煤体的透气性。数值模拟研究可为千米矿井深部煤层水力压裂技术工艺参数优化实施提供一定参考。

海上超千米水平井射孔关键技术

海上超千米水平井射孔作业难度大,作业安全性面临巨大挑战。以东海某平台底水气藏水平调整井A3H射孔跨度1066.2 m为例,通过分析其射孔作业在传暴失败、射孔冲击载荷大、射孔后管柱遇卡、射孔枪连接密封失效、超长非均质底水气藏控水等方面存在的难点,提出了超千米水平井射孔作业关键技术:射孔参数优选技术,如89 mm厚壁内定向射孔枪、后效复合射孔弹、变孔密、水平向上夹角60°四方位相位;管柱结构优化技术,如减振管柱、防沉砂缓冲装置、大直径防退扣传爆接头、管柱上提下放悬重敏感性计算;射孔点火工艺优选技术,如分段传爆、错峰设置延时点火和瞬间爆轰力计算。现场实践应用表明,本文提出的超千米水平井射孔作业关键技术明显降低了A3H井超长水平井射孔作业风险,实现了初期含水率20%以下、初期产量超配产2倍的效果。本文研究可为超千米底水低渗气藏井开发提供借鉴。

基于微动的千米深度勘探关键影响因素

为探讨利用微动技术进行千米深度勘探时影响结果的关键因素,本文基于空间自相关法(SPAC)和扩展空间自相关法(ESPAC)以三角形台阵为例进行试验,重点分析了台阵规模、采集单元频率、采集时长等因素。并对不同台阵大小对应的频带范围、千米深度勘探如何布置台阵既能得到深部资料又能得到浅部资料以及如何提高深部分辨率等问题进行了讨论。基于分析和讨论结果,建立了提高千米深度勘探精度的参数设置体系。

千米深井巷道变形特征及稳定性控制技术研究

针对千米深井巷道围岩变形破坏严重问题,调研某矿运输顺槽,总结归纳了千米深井巷道围岩变形破坏模式,分析了埋深及侧压系数变化对巷道围岩变形破坏的影响规律,埋深及侧压系数增加均会显著加剧巷道破坏程度,从应力、岩体破坏及支护等角度阐明了深井巷道失稳机制,提出了“全长锚固-注浆加固-卸压转移”三位一体的支护理念,设计了支护方案并完成工业性试验。结果表明:巷道变形量、离层量均大幅降低,围岩表面完整性显著提高。

超千米深埋沿空巷道围岩破坏特征及控制技术研究

为解决超千米深埋沿空巷道围岩失稳难题,以平煤股份十一矿具体工程为背景,通过表面位移监测、钻孔窥视、围岩钻孔取芯及拉压剪常规力学试验,分析了典型超千米深埋沿空巷道的围岩损伤破坏规律,提出了以高性能中空钢绞线锚索为基础的厚层预应力全长锚固理论与技术,并通过现场试验对维控效果进行了验证。结果表明:该类巷道围岩属于高应力—节理化复合型软岩,长期维控具有较大挑战。采用厚层预应力全长锚固技术后,巷道顶板及两帮的变形量相比原支护方案降低58.64%、61.65%,巷道掘巷稳定期明显减短,围岩完整性、稳定性及巷道稳定性显著加强,能够满足巷道长期维控的要求。

以问引学探知识,推理体验悟度量——《公顷和平方千米》教学探索

学习公顷和平方千米两个面积单位时,较难建立清晰的表象。教学中,可引导学生提出问题,基于问题主动开展探究活动;提供合适的素材,进行恰当的引领,让学生充分经历推理体验的过程。如此,学生可深刻感知公顷和平方千米的大小,完整建立面积单位的知识结构,从而有效发展量感、推理意识和创新意识。

千米采深矿区锚杆拉拔试验研究

针对千米采深矿区缺乏锚杆支护效果评测的现状,利用自主研发的锚杆智能拉拔测试系统,选取深部两个分段管缝锚杆进行了拉拔测试,获得不同长度、不同位置锚杆的拉拔力变化规律,并给出了相应的支护建议。研究表明:1.3 m锚杆锚固力在25 kN左右,1.8 m锚杆锚固力在33 kN左右,深部采区应优先选用1.8 m及以上的锚杆进行支护;不同位置锚固力差别较大,推测是不同位置岩体质量不同所致,应加强矿区岩体质量分级研究,根据分级结果进一步优选锚杆支护参数。

赵庄矿定向千米钻机成孔工艺技术研究

千米钻机因其定向性能好、瓦斯抽放体积分数大、抽放时间长、钻孔成孔率高等优点,在煤层瓦斯含量较高、煤层透气性系数较大和煤质较硬的赵庄矿有着非常广阔的应用前景。但如何使用定向钻机实现长距离钻孔施工,一直是钻孔施工的难题。以赵庄矿为背景对定向千米钻机成孔工艺进行研究,得出了定向长钻孔开口施工时需要采取保直钻进方法,尽量采用中等钻压和泵量控制进尺和流量。采用“造斜钻进+常规钻进+造斜钻进+常规钻进”的二次造斜钻进方法效果更好。该施工工艺的研究为后续矿井的定向钻孔施工提供了一定的参考。

“双减”背景下的探究性作业设计——“千米和吨”单元为例

为了开展“双减”背景下的探究性作业设计的研究,文章以“千米和吨”单元的教学为例,通过教学内容分析、教材常见习题概述和探究性作业设计等探索,增加了体验类的探究性作业,促进学生形成千米和吨的量感。

浅谈千米竖井首次使用智能机器人更换首绳应用技术

大强煤矿为辽北千米竖井,为安全高效更换主井首绳,首次运用TTSC-7050A智能换绳机器人,采用"六步换绳法"更换提升箕斗首绳,收放钢丝绳由优质摩擦衬垫夹持实现,新旧钢丝绳承受力的状态与摩擦滚筒相同,钢丝绳损伤少,定张力预拉伸,减少调绳次数,确保换绳过程安全高效。

在实践体验中提升学生的量感——以“认识千米”一课的教学为例

文章以“千米的认识”引发小学数学量感的主题式学习,探讨如何将“千米”这个抽象的长度单位,具体地、可感知地呈现在学生面前。在教学中,教师通过直观感知、选择性度量、合理估计、查阅资料、绘制导图等手段促进学生量感的发展。

千米深井岩巷综合机械化快速掘进技术探讨

本文探讨了千米深井岩巷的综合机械化快速掘进技术。随着矿产资源开采深度的增加,传统的岩巷掘进方法已无法满足生产需求,尤其是在软岩条件下,大断面巷道的支护工作面临着巨大的挑战。为了提高掘进速度并确保作业安全,本研究采用了多种先进的机械化掘进设备和技术,包括EBH315型悬臂式掘进机、干式除尘风机、PTS6型推链式混凝土喷浆机组、DZ2200/1500型柴油机单轨吊和防爆柴油机无轨胶轮车等。通过这些技术的综合应用,实现了软岩巷道段施工方式的优化,包括掘进、支护、排矸、运输系统优化以及施工工序的优化。实践证明,这套综合机械化快速掘进技术能有效提高岩巷的掘进速度,降低施工成本,提升施工安全性,对于深井大断面岩巷的快速掘进具有重要的实际应用价值。

定向千米钻机长距离探测小窑采空区及地质构造的应用

晋能控股装备制造集团青洼煤业有限公司为资源整合型矿井,由于开采时间较长,小窑破坏较为严重,为探测采空区范围及地质构造影响区域,提出一种利用千米钻机来探测采空区边界及断层影响的方案。在巷道回风巷采用千米钻机在不影响巷道掘进的前提下探测巷道周边采空区及断层范围,保障了工作面安全正常作业,验证了方案的可行性。

千米深井风门故障及优化

井下通风系统涉及众多通风设施,使得车辆与人员通行、维修与管理颇具挑战。中国中煤新集集团口孜东煤矿针对千米深井在地下作业时风门高压差、通行操作不便以及通行效率低下等难题,对通风风门进行改良,对风门结构进行优化设计,取得了良好应用成效。

千米深井超长工作面顶板分区破断驱动机制与围岩区域化控制研究

我国煤矿开采深度和工作面长度不断增加,矿压显现剧烈程度逐年走高。为提高深部超长工作面围岩控制效果,以中煤新集口孜东矿121304工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析、室内试验等手段研究顶板微震活动规律,揭示顶板分区破断与动态迁移机制。结果表明:千米深井超长工作面支架阻力呈现“中间小、两端大”的谷形分布特征,顶板破断有异于常规采场的“O-X”模式;工作面不同推进阶段,顶板破断引起的高能级微震事件位置在工作面长度方向上动态变化,表明基本顶破断存在分区和动态迁移现象;工作面中部高能级微震事件携带能量小于工作面两侧,造成中部动载冲击效应弱,与支架阻力谷形分布吻合;将超前采动应力大于基本顶初始屈服强度的区域定义为峰值影响区,区内应力集中驱动超前裂隙萌生,应力释放和应力旋转促进裂隙扩展,揭示了旋转性采动应力驱动超前裂隙发育机理;构建了基本顶分区破断与动态迁移力学模型,原生裂隙和采动裂隙改变了基本顶局部边界条件,引发基本顶分区破断现象,由中部峰值影响区至工作面两侧,基本顶极限承载能力降低,导致分区破断动态迁移现象;峰值影响区基本顶破断尺寸小于非峰值影响区,解释了121304工作面支架阻力呈谷形分布的原因;根据千米深井超长工作面基本顶分区破断与动态迁移模式,提出了工作面围岩区域化控制方法,中部峰值影响区液压支架采用成组协同移架方式,其他区域采用独立移架方式,提高了121304工作面围岩控制效果。

指向学生长度量感发展的教学策略举隅--以《认识千米》的教学为例

长度量感是学生对事物长度及其大小关系的直观感知、定量分析和推理应用。文章以“认识千米”的教学为例,比较和分析三节优质课,认为指向学生长度量感发展的教学策略有:建立单位量的表象,是长度量感产生的基础;定量把握不同单位间的关系,是长度量感发展的重要途径;应用推理估测度量结果,是长度量感形成的重要标志。