高瓦斯煤层大直径钻孔卸压增透瓦斯渗流时空演化机理

矿井瓦斯抽采面临抽采率低、有效抽采周期短、瓦斯预抽体积分数不达标等困境。为实现高瓦斯低透气性煤层的精准卸压增透,以顺和煤矿2404典型深井高瓦斯低透气性煤层工作面为研究对象,基于长时力学效应理论建模、COMSOL数值分析和现场试验等方法,构建了大直径钻孔卸压煤层瓦斯运移多场耦合模型,提出了大直径钻孔瓦斯有效抽采半径的判定指标——残余瓦斯压力不超过0.22 MPa,揭示了大直径煤层钻孔卸压增透机理及瓦斯运移规律:单一大直径钻孔煤层瓦斯压力呈以钻孔圆心为对称中心的椭圆分布,即由钻孔圆心向外瓦斯压力逐渐增加,随着抽采时间延长,抽采达标区域逐渐扩大。钻孔周边应力转移特征为:随着抽采时间增加,单一大直径钻孔周边点的垂直应力呈现先增后降趋势。进一步提出了高瓦斯低透气性煤层大直径钻孔卸压增透抽采技术。模拟确定了钻孔有效抽采半径,孔间距6.0 m、直径300 mm钻孔卸压增透效果最好,其两侧3.0 m内平均渗透率为1.58×10^(-15)m^(2),远大于初始值1.15×10^(-17)m^(2)。现场应用表明,大直径钻孔瓦斯抽采远优于普通钻孔,300 mm大直径钻孔瓦斯体积分数最大值为47.2%,75 mm原钻孔最大瓦斯体积分数最大值仅为10.6%,且大直径钻孔5.0%以上高瓦斯体积分数抽采天数提高了40.2%,有效解决了小直径瓦斯钻孔治理难题,为高瓦斯煤层高效精准卸压增透强化抽采提供了有效途径。

沥青质颗粒在垂直井筒中的运移特征流速

为防止沥青质沉积堵塞油井,需明确垂直井筒内流体携沥青质颗粒运移特性。通过静态沉降试验探究不规则形状沥青质颗粒沉降末速规律,采用垂直井筒液携固流动试验装置研究不同因素对沥青质运移临界流速的影响程度,建立沥青质颗粒沉降末速和运移临界流速计算公式。结果表明:沥青质表面不均匀性增大了沉降阻力,使沉降等效直径小于颗粒实测粒径;运移临界流速与颗粒粒径成正比、与液相黏度成反比,颗粒体积分数对运移临界流速影响较小;相同条件下流体携沥青质运移临界流速为沉降末速的1.182倍。

大直径盾构隧道纵向刚度增强措施研究

为研究不同环缝接头结构对盾构隧道纵向刚度的增强效果,采用等效连续化模型计算得到断面直径对隧道纵向拉压、纵向抗剪和纵向抗弯刚度的影响规律,将隧道纵向刚度增强措施与管片环缝接头结构相联系,采用数值模拟深入探究了9种环缝接头结构的力学性能,对比得到增强隧道纵向刚度效果最优的环缝接头结构。结果表明:直径对纵向拉压和纵向抗弯刚度影响较小,对纵向抗剪刚度影响较大;环缝接头刚度增强措施能够显著减小管片位移,提高隧道纵向刚度,提升效果为:斜螺栓>弯螺栓,定位榫>剪力销>凹凸榫;螺栓型式和纵向刚度增强措施均对螺栓最大剪切应力有较大影响,竖向荷载下受螺栓型式影响较大,水平向荷载下受管片环缝接头刚度增强措施影响较大;结合经济性和有效性,当接头螺栓为弯螺栓时,设置定位榫是一种相对较优的选择。

地浸采铀注液井小直径潜水泵抽水洗井试验

某地浸采铀试验采区注液井周边含矿层堵塞严重。注液井套管内径仅有80 mm,在常规空压机抽水洗井结束后,在3口注液井中开展了小直径潜水泵抽水洗井试验。初始抽水量均在4.5 m_(3)/h左右,期间最小抽水量为3.4 m_(3)/h,其中2口井的第1股最浑浊洗井水的含砂量分别为4.36、5.19 kg/m_(3)。粒度、电镜扫描和化学组成分析显示,洗井水沉降干渣中的矿物碎屑主要为粉砂、细砂碎屑,少量黏土碎屑;化学沉淀主要是CaCO_(3)、MgCO_(3)和FeCO_(3);潜水泵抽水洗井累计运行约27.5 h,未出现任何故障。试验表明,小直径潜水泵抽水洗井可行且投资少、成本低、安全性高、实施方便。

高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术研究

目的 研究高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术,解决其结构变形过大的问题。方法 基于管道压缩变形公式,提出在管涵两侧一定范围内填筑水泥土材料的新技术;通过室内试验确定水泥土材料中最优水泥质量分数,再基于数值模拟和现场试验分析采用新技术施工的管涵结构的受力及变形特征及其上部竖向土压力分布规律,确定最优管侧填筑范围。结果 新填筑技术能充分利用水泥土的刚度限制管涵的变形,当管涵两侧2/3管径范围内采用水泥质量分数为8%水泥土回填时,管涵的最大竖向及水平变形分别减少了35.1%和55.0%,结构最大应力也由管顶处转移至管涵上部45°附近,受力更为合理。结论 新填筑技术使管涵更好地与周围土体逐步变形协调,产生荷载重分布形成土拱效应,将管顶土压力由管中心向管边缘处转移,有效减小了钢波纹管涵结构变形和应力集中。

大直径盾构隧道成型质量巡检方法研究

针对因工业应用成本限制,中、小盾构隧道成型质量无损检测技术迁移至大直径盾构隧道时精度、速度折损严重的问题,以巡检车为载体,集成二维激光扫描仪、编码器和计算机等设备,研制了大盾构隧道成型质量巡检车,并提出一种基于数字图像的盾构质量非对称巡检方法.分析大直径盾构的施工环境,滤除地面、车体点云,并采用邻域向量法提取中轴线,建立隧道中心坐标系.偏心布置巡检路线,按照点云密度将采样点云分为稠密侧和稀疏侧点云,通过不同方法实现对管片接缝特征的拾取:将稠密侧点云绕中轴线展开为二维灰度图像,并通过缩放、归一化、梯度阈值分割等方法实现接缝图像分割;基于直线方程对接缝进行分类,结合管片结构、布置点位,推导出稀疏侧接缝与稠密侧接缝的线性分布公式,间接拾取稀疏侧接缝.根据接缝特征点计算两侧管片边缘点云簇,计算管片错台量;剔除接缝点云簇,使用最小二乘法拟合隧道点云,计算隧道椭圆度.最后在某大直径盾构隧道进行巡检试验,试验结果表明:成型质量巡检车在十四米盾构隧道中巡检速度为3 km·h-1,与传统方法的错台量检测偏差小于2 mm,椭圆度检测偏差小于0.1%,可以满足大直径盾构隧道成型质量巡检的高速度、高精度、低成本需求.

中凯矿业大直径深孔爆破落矿装药结构优化研究

装药结构对厚大矿体大直径深孔爆破落矿效果具有重要影响。中凯矿业帮中矿区现行装药结构(空气间隔长度比例24.2%)存在爆破后冲破坏作用严重的问题,造成后一排炮孔堵塞、坍塌甚至报废,严重影响生产效率;而盲目增大空气间隔长度比例则存在爆破大块率增加的风险。以矿山实际的炸药和岩石参数为基础,采用数值模拟软件LSDYNA开展大直径深孔爆破落矿装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料,以空气间隔长度比例为研究对象设计了12种装药结构方案进行数值模拟,得到了装药结构与爆破后冲作用、大块率、自由面质点振动峰值速度以及峰值有效应力等评价指标之间的关系。结果表明:自由面质点振动峰值速度以及峰值有效应力随空气间隔长度比例增加逐渐下降;当空气间隔长度比例小于等于30.5%时后冲作用明显,后排炮孔可能出现塌孔现象,当空气间隔长度比例大于等于45.3%时,存在大块率增加的风险,最优装药结构的空气间隔长度比例为44.2%。现场深孔爆破落矿试验表明,优化的装药结构爆破后大块率为7.1%且爆破后冲作用得到有效控制。

气体流量和喷嘴直径对鼓泡塔内气泡大小和形状分布的影响

通过高速摄影结合图像处理算法,研究气体流量和喷嘴直径对气泡尺寸和纵横比分布的影响。结果表明,在所有喷嘴直径下,气泡当量直径的概率密度呈现双峰分布,其中第一个峰值接近直径为1.5~2 mm的小气泡区域,另一个峰值位于较大的气泡区域。将气体流量从0.1 L/min增加到0.2 L/min会导致大气泡的概率密度更高,表明气泡聚并现象普遍存在。当气体流量增加至1.2L/min时,峰值对应的气泡直径变小,并且气泡破裂占主导地位。对于直径为1~2 mm的气泡,形状受气体流量的影响较小,而3~9 mm的气泡在所有气体流量下气泡纵横比概率密度分布的峰值均位于纵横比E=0.5处。Iguchi和Chihara提出的模型能更好地预测气泡脱离直径随气体流量的增大的变化。

大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

高温小井眼大直径岩心旋转井壁取心仪研制及应用

随着油气勘探开发难度增大,特别是海洋油气勘探开发的不断加大,以及深水井、高温井越来越多,地质方面对电缆测井技术所获取的参数要求也越来越高。为了更好地获取小井眼尺寸井壁岩心样本,助力油气田高效探勘开发,通过对取心仪井下仪器关键零部件电子控制短节和机械液压短节的创新设计与模拟分析,研制了适用于高温、高压、小尺寸井眼的大直径旋转井壁取心仪(MRCT-dumpy)。通过功能测试和5口井作业应用表明,大直径旋转井壁取心仪钻头性能及取心电机性能均得到充分验证,其热管理系统满足作业需要,符合设计要求;该取心仪取心功能正常,最高单趟收获岩心43颗,满足小井眼大直径取心作业要求。该仪器的设计与应用可为后期同类技术的发展提供指导。

水位差法模拟波浪荷载作用下大直径圆筒稳定性离心模型试验研究

某人工岛护岸工程采用大直径圆筒结构,结构直径和高度尺寸较大,工程所处位置波浪条件恶劣。采用水位差法等效模拟波浪荷载,开展波浪荷载作用下大圆筒施工期稳定特性离心模型试验研究,结果表明,在25 a一遇波吸力荷载作用下,筒体位移模式近似平移,侧向位移量约353 mm,筒顶沉降约为187 mm,施工阶段钢圆筒整体稳定;筒壁环向拉应力均值约为90 MPa,处于钢圆筒材料允许应力范围内;筒壁海侧土压力值随水位差增大至峰值后趋于稳定,表明筒体与周围邻近土体之间没有新的相对位移趋势,大直径钢圆筒护岸结构在波浪荷载作用下是稳定安全的。

强涌潮水流条件下直立圆柱体的涌潮作用力试验研究

为厘清强涌潮河口直立式圆柱体受到的涌潮作用力与涌潮水流条件、圆柱直径的关系,通过涌潮水槽模型试验研究了三种直径直立圆柱在不同潮前水深、涌潮高度条件下的涌潮作用力。结果表明,强涌潮的涌潮作用力为直立圆柱受到冲击力叠加该时刻的水流绕流阻力、圆柱前后水位压差力。通过数据回归分析,得到了一个无量纲涌潮作用力计算公式。该公式表明,涌潮作用力分析计算除了要考虑涌潮高度、圆柱直径外,潮前水深也是关键因素,且涌潮作用力与圆柱直径之间存在显著的非线性关系。

棒电极直径和端部形状对短空气间隙交流击穿电压的影响研究

空气间隙交流击穿特性试验常采用棒棒、棒板电极作为试验电极,目前棒电极直径、棒端部形状对空气间隙交流击穿电压的影响尚不清晰。为此,用直径2 cm、1 cm的圆棒和直径1 cm的尖棒搭建棒棒、棒板电极,开展5~40 cm短空气间隙下的交流击穿试验,研究棒电极直径和端部形状对空气间隙交流击穿电压的影响。结果表明:在试验棒电极直径和端部形状范围内,空气间隙距离5~20 cm时,各棒棒或棒板电极空气间隙击穿电压相对偏差在5.93%~33%之间,随着空气间隙距离增大,棒电极直径和端部形状对棒棒、棒板空气间隙击穿电压的影响逐渐减弱;空气间隙距离大于20 cm时,各棒棒或棒板电极空气间隙击穿电压相对偏差均小于5%。研究认为,空气间隙距离超过20 cm时,棒电极直径和端部形状对棒棒、棒板空气间隙击穿电压无影响。

一种新型大直径多盘土锚承载力数值模拟分析

新型大直径多盘土锚是采用专业扩孔成盘装置进行多次扩孔,形成多个空腔,在钻孔中放入带有对中支架的钢绞线,灌注水泥砂浆,固化后得到的。为研究该土锚抗拔特性,将等直径土锚作为对照组,运用FLAC3D软件对其在不同荷载作用下的极限抗拔承载力、竖向位移、轴力、锚盘承担荷载和侧摩阻力等方面进行数值模拟分析。结果表明:相同条件下,新型大直径多盘土锚的极限抗拔承载力相较于等直径土锚提高了50%;达到各自极限抗拔承载力时,新型大直径多盘土锚的竖向位移相较于等直径土锚减少了24.22%;新型大直径多盘土锚的侧摩阻力较小且增速较慢,达到极限抗拔承载力时,锚盘分担荷载占施加总荷载的32.094%。

采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能研究

为探究墩台处采用大直径灌浆套筒连接的预制装配式桥墩抗震性能,进行拟静力试验及有限元分析。设计、制作2个采用大直径灌浆套筒(主筋直径40 mm)连接的预制装配式桥墩(预制桥墩)及1个现浇桥墩开展拟静力试验,对2类试件的试验现象、破坏形态、滞回曲线和承载能力进行对比分析,并采用有限元法对预制桥墩混凝土、套筒及连接钢筋的受力性能进行研究。试验结果表明:在水平循环荷载作用下,预制桥墩与现浇桥墩一致表现为弯剪破坏,但墩底区域破坏形式不同,现浇桥墩主要表现为柱脚混凝土大面积压碎,而预制桥墩的破坏现象更为严重,集中表现为套筒四周混凝土成块压碎剥落;相较于现浇桥墩,预制桥墩的承载能力平均值偏小5.2%,位移延性系数平均值偏小2.7%,预制桥墩力学性能与现浇桥墩相当。有限元分析结果表明:预制桥墩会在套筒顶部和桥墩底部出现2个塑性区,且预制桥墩中大直径灌浆套筒的受力状态以轴向受力为主,按照轴向受力进行套筒设计可满足其在桥墩结构中的受力要求;预制桥墩在墩底混凝土破坏后,其主筋和灌浆料仍保持可靠粘结,采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能良好。

OPD-ScanⅢ及IOL-Master 700测量白内障术前角膜曲率和水平角膜直径的比较

目的比较OPD-ScanⅢ与IOL-Master 700在角膜曲率(平坦曲率K1与陡峭曲率K2)及水平角膜直径(WTW)测量上的差异性及一致性。方法选取2021年10月至2022年9月在航天中心医院眼科行白内障手术的患者268例328眼(右眼164例,左眼164例)。采用OPD-ScanⅢ及IOL-Master 700仪器分别检测患者左右眼的K1、K2以及WTW值并进行分析比较。采用配对t检验进行参数比较;Pearson相关分析检测参数间的相关性;Bland-Altman以及组内相关系数(ICC)分析确定两种仪器相关参数测量的一致性。结果在左右眼参数的测量中,OPD-ScanⅢ测得的K1及K2值均大于IOL-Master 700,WTW值均低于IOL-Master 700的测量值,差异均有统计学意义(均为P<0.001)。OPD-ScanⅢ在左右眼中测得的K1、K2及WTW值与IOL-Master 700所测得的对应值均呈正相关,差异均有统计学意义(均为P<0.001)。两种仪器K1、K2及WTW值在95%一致性界限外的比例均在5%以内,但95%界限内差值绝对值均接近或超过了1.0 D,存在较大的临床偏差。ICC分析证实两种仪器左右眼测量K1及K2值一致性均极好(ICC>0.90)。两种仪器测得的WTW差值与K2值均显著相关(均为P<0.05)。WTW正偏差范围外有5例(83.33%)样本IOL-Master 700测得的K 2在47.03以上。结论OPD-ScanⅢ及IOL-Master 700在测量K1、K2及WTW上存在偏差,临床应用中不可互相替代。IOL-Master 700测得的WTW值大于OPD-ScanⅢ,当其测量的K2≥47.03时,所获得的WTW值参考价值可能有限。

双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析

为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明:输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。

考虑松动圈影响的公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法

为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:①与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度在12.85以内,相比其他公式的误差度在180以上,使相对误差减小了167.15以上,可指导工程人员进行竖井的施工设计;②竖井开挖直径越大,竖井井壁围岩压力越大,但是围岩压力的增长幅度随直径增大而逐渐减弱;③在未达到极限深度之前,侧压力系数越大,竖井井壁围岩压力越大;达到极限深度以后,不同侧压力系数下井壁的围岩压力一样大。侧压力系数越大,井壁围岩压力随竖井深度的增长越大,更快达到最大井壁围岩压力,即极限深度越小;④围岩等级越高,竖井的井壁围岩压力越小,在达到极限深度之后的围岩压力也越小。

不同直径玄武岩纤维对沥青混合料性能影响

为研究玄武岩纤维直径参数对AC-13C型沥青混合料性能的影响,对7, 13, 25μm三种不同直径纤维改性后的沥青混合料的高温性能、低温性能和抗裂性能进行检测和对比分析,并结合滑移理论分析玄武岩纤维的直径对混合料中增强作用的影响.结果表明,不同直径的玄武岩纤维在不同程度上增强了沥青混合料的高温、低温、抗裂性能,在相同玄武岩纤维掺量下,纤维的直径越小,其对沥青混合料的增强效果越明显,这是由于纤维直径越小时滑移率越小,混合料性能增强效果越好.

颅内动脉直径与脑小血管病患者认知功能的关系

目的探讨颅内动脉直径与脑小血管病(CSVD)患者认知功能之间可能存在的关系,以求为血管性认知功能障碍(VCI)患者的早期识别、诊断及预后提供新的思路。方法回顾性分析2022-01—2023-12在郑州大学第二附属医院及新郑市公立人民医院住院的151例CSVD患者,采用蒙特利尔认知量表(MoCA)评估受试者的认知功能情况,分为认知功能正常组88例和认知功能障碍组63例,使用3D-Slicer软件对患者原始MRI图像进行处理,得出颅内动脉重塑(BAR)评分。根据BAR评分将患者分为颅内大动脉直径缩窄组(58例)、颅内大动脉直径平均组(37例)、颅内大动脉直径扩张组(56例)。应用Logistic回归分析颅内动脉直径与认知功能障碍的关系,Pearson相关性分析颅内动脉直径与MoCA总分及MoCA各子项得分的关系。结果Logistic回归分析提示颅内动脉直径扩张(OR=1.214,95%CI:1.127~1.307,P<0.01)是认知功能障碍的危险因素。颅内动脉直径扩张与MoCA总分(r=-0.306,P<0.001)、视空间与执行功能(r=-0.237,P=0.003)、语言(r=-0.238,P=0.003)、抽象(r=-0.160,P=0.049)、延迟回忆(r=-0.180,P=0.027)、定向(r=-0.163,P=0.046)呈负相关。结论颅内动脉直径扩张是CSVD患者认知功能障碍的危险因素,颅内动脉直径扩张与MoCA校正后总分、视空间与执行功能、语言、抽象、延迟回忆、定向力呈负相关。