危化品罐车自封堵式安全截断阀设计与分析

为解决危化品罐车的储罐阀门管线等关键部件易损坏造成危化品泄漏的问题,基于系统本质安全原理设计1种内置自封堵式安全截断阀并对其关键部件强度进行校核计算,建立实现阀芯阀座有效密封的三维实体模型并完成有限元分析。结果表明:在阀座密封面与球形阀芯接触处出现最大应力,阀座承受的最大应力小于材料的最大屈服应力,内置自封堵式安全截断阀具有较高的可靠性,可为危化品储运相关安全装置设计提供理论参考。

高吸水树脂水凝胶用于水泥基材料裂纹自封堵的研究进展

水泥混凝土由于脆性大、早期易收缩变形等特点,导致服役过程中易发生开裂,并诱发混凝土结构渗水漏水等问题。混凝土开裂渗漏的及时与有效修复一直是工程界关注的重点。高吸水树脂(SAP)水凝胶是近几年发展的一种新型自封堵材料,具有快速吸水,且体积显著膨胀的特性,在潮湿环境中混凝土的裂纹愈合封堵方面具有较大应用潜力。本文分析了水凝胶的裂纹自封堵机理,综述了水凝胶用于混凝土裂纹自封堵的设计方法,归纳了水凝胶对混凝土抗渗、力学及耐久性恢复的影响规律,总结了裂纹愈合封堵测试评价方法。最后,对当前水凝胶作为裂纹自封堵材料面临的主要挑战及未来方向进行了展望。

弱富水软岩水-沙混合型突水机制与防治技术——以上海庙矿区为例

近年来我国西北侏罗纪煤田弱富水软岩水-沙混合型间歇式突水事故多发,短时水(沙)量大,缺少有效的防范技术措施,严重威胁矿井安全生产。为揭示其形成机制以便于制定相应的防范措施,以内蒙古上海庙矿业新上海一号煤矿为研究对象,室内测试了岩石力学强度、软化系数等参数,井下实测了围岩松动圈,综合判定为典型的软岩地层;正交偏光镜下显示砂岩成熟度低,黏土质矿物胶结;水理性试验表明砂岩颗粒间泥质胶结物易产生溶蚀现象,能够形成固-液双相混合物,在水动力下具有流沙属性;泥岩极易吸水膨胀、泥化。根据含水层水位和地表岩移长期观测结果,推定低位覆岩内和高位覆岩内均可以产生离层裂隙,且离层裂隙具有汇集水源功能。将111084工作面突水溃沙过程中含水层水位历时曲线与水量历时曲线叠合考察,突水量与突水含水层水位升降变化之间有明显的相关性。初时突水量大、水位下降幅度也大;水量在趋于衰减过程中出现几次跃升,含水层水位在趋于回升过程中出现几次相应的跃降;跃升(跃降)的幅度梯次减小;两次跳跃时间间隔梯次延长。综合以上信息,提出离层裂隙的汇水作用可以强化弱含水层短时突水强度观点,弱胶结砂岩提供了混合突水的沙源;离层水体释放过程中水动力发生强弱变化,随着离层水体释放水动力减弱,大量泥沙封堵突水通道,表现出泥沙自封堵效应。覆岩持续压缩,离层裂隙储水能力逐渐弱化,表现为突水量梯次减小;离层水补给路径逐渐扩展,表现为突水休止期梯次延长。汇水—突水—封堵—再汇水—再突水—再封堵的过程交替进行,揭示了间歇性水-沙混合型突水模式的突水机制。离层水害发生需要具备水源(富水性)、时间、空间、通道、压力等5个必要条件,强调导水裂隙突水通道的重要性。工程应用表明,顶板水预疏干可以改变含水层的富水性条件,预置导流管改变离层空间封闭性和汇水时间条件,突水通道和压力条件,可以有效避免此类事故发生,保障矿井安全生产;同时可实现无顶板淋水、采空区无涌水状态下开采,优化采场作业环境、弱化软岩劣化效应,促进矿井高效生产。

油井水泥用聚合物微球膨胀剂的合成与性能

为解决固井水窜问题,通过借鉴调剖堵水技术原理,选用丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸酯为主要原料制备了粒径为100 nm左右的交联聚合物微球BCP-3S。利用扫描电镜和透射电镜对其微观形态进行观察,开展了聚合物微球水泥浆常规性能评价试验、水泥石膨胀性能测试以及水泥石裂缝自封堵试验。结果表明,聚合物微球膨胀剂BCP-3S具有良好的球形形态,对水泥浆常规性能无不利影响;加入0.6%(BWOC)的BCP-3S后,养护7 d的水泥石膨胀率最高达1.62%,远高于目前在用膨胀剂;水泥石出现裂缝遇到水窜后,BCP-3S可进一步发生膨胀,直径由原来的100 nm左右膨胀为600 nm以上,有效填充和阻塞裂缝,防止水窜发生。目前该技术在大港油田调整井官XX井成功实施,固井一界面胶结质量合格率92%,二界面胶结质量合格率85%,与同区块井相比,一界面合格率提高25%,二界面合格率提高40%,且在后期试采过程中无水窜的发生,可为解决固井过程中的水窜问题提供技术支撑。