冻结立井井筒机械化掘进现状及发展趋势

针对我国“富煤贫油少气”的能源赋存结构及煤炭未来一段时间将长期占据能源消耗主导地位的特点,回顾了我国煤炭井工开采领域冻结立井井筒机械化掘进发展历程。钻爆法凿井作为我国立井井筒施工的主要工法,炸药的应用大幅提高了冻结井筒的掘进效率,配套的伞钻打孔、抓岩机装岩、大型井架及设备提升、大模板砌壁等大型机械化设备的应用,大幅提高了井筒成井速度;竖井钻机、反井钻机及竖井掘进机作为特殊地层条件下立井井筒特殊凿井方式,也有各自应用范围。面对我国西部富水弱胶结地层特点及智慧矿山发展趋势,采用冻结+钻爆法施工难以满足千米级弱胶结岩层立井井筒智能化无人化的建设需求,而采用冻结+竖井掘进机钻井是未来超深立井井筒技术发展方向之一。结合国外冻结+竖井掘进机凿井工程案例,针对我国西部富水弱胶结岩层立井井筒建设,提出了冻结+竖井掘进机凿井在冻结壁厚度和强度设计理论、双层钢筋混凝土井壁永久支护、低温环境下竖井掘进机掘进破岩形式以及分级上排渣方式等冻-掘-支-运协同作业方面提出了合理化建议;明确了井壁结构与弱胶结围岩相互作用机理,优化双层井壁结构方法,构建竖井掘进机掘-支-运同步作业模式等,提升井筒建设综合效率,提高信息化水平,推动立井井筒向机械化、绿色化和智能化发展。

八面河油田油井井筒腐蚀治理研究

八面河油田进入开发中后期,综合含水率94%,井身轨迹复杂、地层易出砂等加剧了杆、管、泵的偏磨和腐蚀,腐蚀失效井数和占比逐年增加。通过对八面河油田油井井筒腐蚀现状进行调查,确定了影响油井井筒腐蚀的因素为地层水本身的高矿化度、Cl-CO_(2)-H_(2)O的酸性腐蚀水体以及材料本身较差的耐腐蚀性,有针对性开展油井井筒防腐配套工作,可有效减少油井的维护性作业井次并降低作业费用,延长油井免修期。

基于不完整井非稳定运动的立井井筒涌水量预测研究

针对立井掘进期间采用“大井法”预测井筒涌水量与实际情况相差较大的问题,以黄蒿界煤矿回风立井为研究对象,分析了勘探时期“大井法”井筒涌水量预测结果产生偏差的原因,结合延安组含水层实际水文地质条件,选取与其相适应的地下水向承压水不完整井非稳定运动的公式对立井涌水量进行了预测,预测结果表明,初期井筒涌水量较大,为131.98 m^(3)/h,但衰减较快,1 d内可衰减61%,至51.66 m^(3)/h,之后涌水量衰减较慢,趋于稳定,井筒涌水量预测结果与黄蒿界煤矿实际井筒疏降水量较为接近,说明该方法预测精度相比“大井法”更高。

钱营孜煤矿新副井筒地面预注浆工艺设计与施工应用

为实现井筒安全快速掘砌,采用“上冻下注”方法施工,提出了井筒地面预注浆采用“内圈直孔+外圈S孔+分支孔”的施工方案。先直孔段地面预注浆结束后,而后井盘空间留给冻结及井筒掘砌施工,以期对富水基岩裂隙含水层进行注浆封堵,最终在井筒周边形成不透水的注浆帷幕。结果表明全井筒剩余涌水量5.443 m^(3)/h,满足设计要求注浆后井筒剩余涌水量≤6 m^(3)/h的条件,确保井筒快速施工及安全性。

深部地层井筒近距离溜煤眼施工及支护参数

深部地层围岩稳定性是矿区安全高效生产的重要影响因素,近距离巷道施工会导致围岩应力相互扰动,造成更严重的破坏。以淮南矿区潘三煤矿主井井筒近距离3.5 m大直径溜煤眼工程为研究背景,首先阐明溜煤眼施工的必要性,并根据弹塑性力学及实际运煤需要分析确定溜煤眼直径,优选反井钻施工工法;细化反井钻导孔、扩孔、完孔及钻机拆除的工艺流程,并针对溜煤眼施工工程设计锚网喷支护参数,选取MSGLW-400型∅22 mm锚杆,间排距800 mm×800 mm,配合双层∅6 mm×1000 mm×1700 mm的钢筋网,喷厚度200 mm C30混凝土进行联合支护,经巷道围岩及主井衬砌结构稳定性观测反馈,支护参数科学有效。

车古211井抗高温防塌钻井液技术

车古211井是重点评价井,完钻井深5054.3m。车古区块地质结构复杂,地层发育超温,井底温度达180℃,勘探过程中复杂情况不断发生,车古区块一度成为勘探开发的禁区。通过优选复合盐防塌钻井液体系和抗高温无固相钻井液体系,配合现场钻井液维护处理工艺,保证了工程的顺利进行,钻井过程中井壁稳定,完井作业顺利,为该区块的进一步勘探开发提供了宝贵的技术参数和施工经验。

塔里木油田碳酸盐岩储层衬管完井工艺技术优化

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层采用裸眼完井的油气井在开发过程中,随着地层孔隙压力降低,井周地应力失衡导致井壁垮塌掉块严重,掩埋优质储层段,严重影响单井产量和开采周期。采用衬管完井技术可有效解决碳酸盐岩储层在开采过程中的井壁垮塌问题,提高单井产量。但是下入衬管作业过程中,由于工艺缺陷和操作失误等因素,使得提前丢手落鱼、封隔器提前坐封、无法正常丢手等复杂事故频发。针对完钻井的井控风险、H_(2)S含量、气油比、井口装置等因素,采用不同的衬管完井工艺技术,同时精细控制下衬管过程中现场操作,降低作业过程中发生复杂事故的概率,保障管柱一次性下至设计井深并正常丢手。目前该技术已广泛应用于塔里木盆地碳酸盐岩储层衬管完井作业。

超大直径竖井掘进设备井内拆解回收技术研究

随着城市发展和工程技术的进步,越来越多的新技术被应用于城市地下空间开发。本文以地下停车库项目超大直径竖井掘进设备井内拆解回收施工为基础,通过筹划现场空间,合理安排拆机顺序,加强质量控制要点,以达到提高施工效率、节约工期的目的。并通过实际施工验证了该技术的正确性,为今后相关超大直径竖井掘进设备拆机回收的实施,提供了可行性的参考。

电梯井整体提升平台技术的应用

在现代高层建筑中,框架/剪力墙结构已较为普遍,电梯井道的施工也是楼层结构施工的一部分,目前,井道内的操作平台有的采用工字钢分段搭设式操作平台,有的采用通长钢管式电梯井操作平台。现以上饶华熙上旅城-雅尚(Ⅰ标段)项目为例,电梯井整体提升平台技术在项目中有所应用,具有施工效率高、操作简单、安全经济等优点,有效地缩短了工期。

双给煤机煤仓在义城煤业的设计及应用

针对义城煤业煤仓堵仓,在煤仓设计时就考虑堵仓问题,通过将煤仓设计为2个放煤口和2个给煤机的方法,从煤仓内部分煤器将煤炭分别从2个放煤口放出,当其中一个放煤口堵塞,打开另一个给煤机进行放煤,可使堵塞的放煤口自然疏通,操作简单。矿井新煤仓施工完毕后使用效果良好,从源头上解决了单放煤口煤仓堵仓后需要放炮疏通的问题。

竖井式贯流泵装置设计

结合苏州市西塘河引水工程裴家圩泵站的选型,介绍了常用低扬程泵站的结构形式与特点,较详细地叙述了竖井式贯流泵装置及其流道与断流方式的设计。该装置还在无锡市防洪工程梅梁湖泵站、常州市武澄锡横塘片洼地治理北枢纽泵站工程设计中采用。结果表明:竖井贯流泵装置作为一种新的低扬程水泵装置形式,与灯泡贯流泵相比,具有结构简单、工程投资省、便于管理维护等优点,可进一步推广使用。

高坝竖井泄洪洞、龙抬头放空洞与导流洞"三洞合一"优化布置研究

通过深入的试验研究和理论分析,表明竖井泄洪洞的泄流能力受平底闸过流能力,竖井尺寸和涡室进口的控制。给出了放空洞泄流能力和最低运行水位计算公式,竖井内壁压力特性与洞径的关系,不设通气井而实现通气和排气问题。泄洪洞与放空洞结合部的边墙分别向内偏转,其后在洞顶设迎水面为圆弧的折流坎,能有效改善水流流态,且大大降低了施工难度。

超临界流旋涡竖井式溢洪道设计研究

结合沙牌等工程对旋涡式竖井溢洪道的水力学特性进行了试验研究。提出超临界流的涡室优化体型，给出确定涡室和竖井等尺寸的经验公式，并通过流体力学理论方法加以论证。

大型竖井式贯流泵装置的数值模拟与性能预测

基于三维不可压流体的雷诺时均方程和Spalart-Allmaras方程湍流模型,采用SIMPLEC算法,对大型竖井贯流式泵站的全流道进行数值模拟,分析流道的流态和叶轮的静压分布规律,揭示竖井式贯流泵流道流体的流动机理;对泵装置的流量和效率进行预测,并与模型试验结果比较分析.结果表明:出水流道内的流动为轴向流动与环向旋转的螺旋形合运动;叶片的静压分布呈现较为明显的规律,升力面的静压整体上较吸力面要高,且叶片吸力面的静压等值线分布较升力面密.性能预测结果和模型试验结果吻合较好.

尾矿库排洪系统水力计算研究

尾矿库的排洪系统具有进水口多,水流流态复杂等特点,其水流形态与常见的水利工程泄水建筑物过流有较大的差别.本文采用传统的水力学方法对某工程尾矿库的排洪系统的泄洪能力进行计算,确定尾矿库的水位与下泄流量关系曲线,然后根据水量平衡方程进行调洪演算,确定排洪系统所需的调洪库容和调洪水位,从而为尾矿排洪系统设计提供可靠的依据.

干旱区竖井灌排下盐分运移对地下水质的影响——以新疆哈密盆地为例

利用MODFLOW和MT3DMS软件对竖井灌排下的地下水量与水质变化趋势进行了模拟。计算结果表明,尽管这一工程措施在一定时期内可起到控制地下水位与降低表层土壤盐分作用,但从长远来看,由于水平排水的缺失,盐分从土壤表层下移到了中下层而并未被彻底地排出灌区,仍会在包气带某一层位或地下水中富集。一旦灌区的外部条件发生变化,盐分上移则会使土壤盐碱化,下移则使地下水质恶化。因此,对于竖井灌排区来说,有必要建立一套相应的监测系统,实时调控地下水开采量与水位,寻求一个即可使耕作层盐分控制在一定范围内,地下水咸化速率不致过快,同时又保持一定径流排盐作用的平衡区域,可能是今后面临的一种选择,从而将水盐自然运移规律改变后引发的生态与环境危害限制在可控范围。

发电洞竖井外壁围岩爆破对混凝土质量的影响

“6 35”水利枢纽已浇筑的发电洞竖井混凝土受到多种强腐蚀介质的侵蚀影响 ,需在竖井外壁进行加强性工程防腐处理 .根据竖井的结构特点 ,为了确保竖井及其上部坝体的稳定 ,采用保留原井壁混凝土 ,并沿竖井外壁围岩开凿环形天井的施工方案 .着重讨论竖井外壁围岩环形天井爆破开挖方案 ,提出井壁混凝土爆破安全振速不得大于 7cm/s ,新浇混凝土 (7d龄期 )安全振速不得大于3cm/s的各有关爆破控制参数和相应的减振措施 ,并通过爆破前后混凝土井壁声波测试对比分析 。

内陆干旱区竖井灌排下土壤盐分的运移特征--以哈密盆地为例

通过对新疆哈密盆地内地下水流运动特征的分析,论述了采用竖井灌排措施前后土壤剖面盐分的不同运移方式及由此可能产生的生态与环境问题。在竖井灌排下,土壤水盐以向下运移为主,土壤处于脱盐状态。这与自然状态下的水盐向上运移是截然相对的;文中还指出了竖井灌排区应加强对地下水资源量的研究,避免地下水的过度超采,保证井灌井排灌区的可持续发展。

基于消能井井深变化下的竖井溢洪道压强试验研究

为研究竖井溢洪道内部关键部位的压强特性,在维持消能井井径D=7m不变的情况下,分别对消能井井深做T_0=10.29m、T_0=12.29m、T_0=14.29m、T_0=16.29m四种变化方案,并进行模型试验,研究了环形堰面、消能井段、压坡段的时均压强分布、变化规律、脉动压强参数。结果表明:自由堰流下,环形堰面上压强值整体较小,在堰面曲线末端(测点19附近)堰面上产生了负压;消能井底板压强值较大,压强分布随井深的增大而更加均匀;压坡段压强变化随井深的增加没有明显的增减规律;在压坡段顶部测点1处出现负压,但负压值很小,压坡段顶部压强整体值均较小;用测压管测量的时均压强波动数值和脉动压强数值相当;脉动压强的优势频率值小于1Hz,竖井内部水流的脉动压强属于低频范畴。

旋流式竖井泄洪洞消力井井深优化研究

旋流式竖井泄洪洞是导流洞改建为泄洪洞的一种有效方式 ,采用消力井衔接竖井与导流洞 ,具有体形简单、安全可靠等特点 ,但其体形对导流洞的水流流态有直接影响 ,是优化研究的重点之一。为此 ,在《小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究》的基础上 ,针对小湾水电站水头高、流量大的泄洪特点 ,通过试验研究 ,对比分析了不同井深方案消力井底板冲击压强的分布特性和井深对消能率的影响 ,提出消力井的合理井深为竖井直径的 0 7～