深部岩石原位保温取心保温材料物理力学特性研究

高温影响深部煤炭资源开采等工程活动,而传统陆地硬岩取心方法没有保温措施,忽略了温度对岩石物理力学性能的影响,导致获得的参数失真,影响深部煤炭等资源安全高效开采。为攻关深部岩石保温取心技术,提出采用环氧树脂基空心玻璃微珠材料作为保温材料应用于保温取心设备。开展了材料的物理、力学性能测试,结果表明:随微珠含量增加,保温材料导热系数呈显著下降趋势,但其力学性能出现弱化;同时,不同强度类型微珠含量增大时,保温材料力学性能降低,由于荷载承担对象的变化,会在不同体积分数处出现拐点;材料保温性能与强度是一对矛盾体,随微珠增加呈现出博弈竞争规律。为定量评价保温材料性能,定义了保温材料强度导热比,发现S60HS微珠体积分数为30%、40%、50%时的保温材料综合强度导热比分别为1.796、1.719、1.737,优于其他同类型材料,初步确定可以作为深部岩石取心保温材料。试验结果为深部岩石保温取心提供可能,进而为深部煤炭等资源开采提供支撑。

大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温合格率提升策略

结合具体工程案例,应用PDCA管理模式对提高大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温的施工质量进行综合分析,探究影响其施工质量的关键因素,并利用QC方法找出其末端因素,通过制定相关对策达到提高其一次验收合格率的目的。

深部岩层原位保真取心主动保温系统创新设计

深部岩层的原位保温是深地钻探、深部资源开发的关键技术,但目前该技术仍是深部岩层原位保真取心研究的难题。考虑到深部岩层的复杂地质条件,大规模开采活动衍生的强扰动和高成本问题限制了深部钻取的作业空间,同时在进行深部钻取作业时保真舱距离地表太远会导致供电、温度控制和数据采集的难度极大。为此,使用功能-行为-结构(function-behavior-structure,FBS)模型对深部岩层原位保真取心主动保温系统进行功能定义描述,初步提出了该系统的功能需求和功能结构布局;结合TRIZ(Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,发明问题解决理论),对初步提出的主动保温系统设计方案中的技术冲突进行分析和改进,提出了一套由热管、帕尔贴制冷器以及石墨烯加热涂层等组成的高效主动保温系统;通过设定不同的温度梯度来进行恒温控制,实现了不同深度下原位温度的保温模拟,验证了所提出的主动保温系统的可行性。深部岩层原位保真取心主动保温系统的实现可为后续的被动保温以及温压耦合研究提供研究思路和方法。