中深层地热田开发利用技术研究进展

地热能是重要的可再生能源,是我国“十四五”期间重点发展的可再生能源之一。我国地热能直接利用量连续多年保持世界第一,但中深层地热田开发利用技术与国外先进水平尚有差距。当前全球地热初创公司快速增长,地热资源开发力度持续加大,地热能利用场景多样化,地热发电装机容量稳步增长,开发利用技术取得较大进展。具体表现为4个方面:(1)中深层闭式换热系统设计技术逐渐成熟;(2)EGS技术取得历史性突破,应用潜力巨大;(3)多国重视含水层储热在弥补能源供需不平衡上的作用,加快推进含水层储热场址选择、热回收率及风险分析等方面的研究;(4)回灌成为中深层水热型热储开发的通用做法,回灌数值模拟及方案设计、防腐蚀、防结垢、防堵塞等技术进步有效延长了地热田的生命周期。“双碳”背景下,我国应将关键技术研发作为发展新质生产力的主要突破口,快速升级中深层地热田开发利用技术,有效提升地热项目经济性,实现地热利用规模持续增长。

基于多角度双层偏差度量的封闭空间SAR多径抑制方法

合成孔径雷达(SAR)具有全天时全天候非接触式监测的优势,是封闭空间安全监测的重要工具。然而,SAR应用于复杂封闭空间时,易受多径效应影响,导致图像存在大量虚像,严重影响判读。现有方法需要场景先验进行多径推算或通过子孔径加权融合抑制多径,但都难以准确区分多径虚像与目标图像。该文提出了一种新的多角度双层偏差度量方法,可有效获取多径虚像与目标间的特征差异。该方法首先采用大视角差对观测场景进行多角度观测,可充分利用多径虚像位置随观测角度变化,而实际目标位置保持不变的特性。然后使用双层偏差度量算法,该算法根据多径在多角度序列中的稀疏性,两次计算序列幅度值与序列均值的偏差,精准检测出稀疏、不稳定的多径成分并去除,对剩余稳定成分取均值。这样,在保留目标信息的同时有效抑制多径。最后,仿真和毫米波雷达实际数据处理验证了该文方法的有效性。

静压PHC管桩穿越中风化玄武岩层的施工方法

以海南医学院桂林洋新校区一期项目为工程依托,介绍了静压法PHC管桩在施工中遇到分布范围广、完整度较高且具有一定厚度的中风化岩时,现场经过详细分析岩土工程详勘报告,结合沉桩异常的原因分析以及二次试桩成功的总结。在不改变既有设计条件的前提下,现场通过岩层及以上区段扩孔回填再沉桩的方法,解决了带十字闭口型钢桩尖的PHC管桩静压法穿越完整度较高的中风化玄武岩层的问题,使的管桩顺利穿越岩层,减少返工。

近距煤层合层综放工作面矿压显现规律研究

针对近距煤层合层综放开采覆岩移动破坏与矿压显现规律等问题,以涡北煤矿842首采综放工作面为工程背景,采用相似模拟试验和数值分析手段对工作面开采过程进行研究。结果表明:相似模拟试验下覆岩冒落带高度为38 m,开切眼附近裂隙带的高度为103.8 m,停采线附近裂隙带的高度为95.4 m,基本顶初次来压步距为28 m,周期来压步距为17.5 m。由数值分析得到采场围岩位移场与应力场的变化颇为相似,分析采场前方支承压力分布特征与相似模拟试验的结果相吻合。研究结果可为近距煤层合层综放工作面煤柱宽度、工作面支护参数设计提供技术指导。

考虑顶板赋存变化的近距离采空区下巷道变形机理及控制

针对近距离采空区下巷道围岩变形严重问题,以钱家营矿2097W工作面为背景,采用数值模拟阐明了顶板赋存变化下巷道矿压显现特征。结果表明:顶板下沉量与直接顶泥岩的厚度呈正相关,与直接顶岩石强度呈负相关,随着直接顶泥岩厚度变薄顶板受剪切与拉伸破坏交替影响,顶板稳定性随直接顶强度减弱而降低,应力扰动下岩体内部裂隙向上扩展,于层间弱面处产生分区破坏,塑性圈范围增大,整体破坏模式复杂;进一步提出采用高预紧厚层锚固技术维控顶板,构建低损伤、小变形的稳态锚固岩梁,设计支护参数并开展了工业性试验,矿压监测结果表明巷道控制效果良好。

深厚软基超长防波堤爆炸挤淤快速施工技术

含有深水较厚淤泥层的软基加固处理难度大,海上施工工况复杂,一直是软基处理工程的难点。在渔港斜坡式防波堤建设工程中,针对淤泥层厚、抛填方量大、防波堤长度大的特点,采用爆炸置换方法进行挤淤施工。防波堤总长2 180 m,抛石量约434万m3,为加快施工速度,构筑了双人工岛施工方法,人工岛尺寸为36 m×36 m,增加了同时工作面。在合拢段采用子堤拓宽法施工,子堤宽度8 m,由内侧向外侧推进完成合拢。经沉降点观测和钻孔取样,防波堤建设取得了较好的质量效果,可为相似工程提供借鉴经验。

软土地层中水平冻结施工对上方运营地铁车站影响监测分析

为研究近接隧道水平冻结对上部运营车站冻胀变形的规律,以上海市18号线国权路站在建隧道下穿10号线上部运营车站冻结法施工为工程背景,通过监测数据分析研究冻结温度和车站沉降变形规律。分析结果表明:土体温度随着冻结天数增加,先急后缓地下降,并于50 d后低于-10℃,在隧道周围形成2 m厚的冻结壁。随着冻结程度的增强,冻结中心区域冻胀变形显著,其中侧墙初始沉降为2 mm,后持续增加到5 mm,并保持稳定;车站道床初始隆起为3 mm,后增加到10 mm,并达到稳定状态;车站立柱初始隆起为5 mm,后显著增加到23 mm,后期保持稳定。

基于电力驱动的10 kV可伸缩式接地线设计及应用

受电压等级和设备的限制,在进行高空设备接地、多层铝排接地的操作时,操作人员往往无法顺利完成倒闸操作任务。基于此,对现有接地线进行改造,设计了一款基于电力驱动的10 kV可伸缩式接地线。该接地线由多段环氧树脂棒组合而成,采用伸缩式设计,适用于各种尺寸导流设备及高位设备的接地线装设。使用该接地线,操作人员可就地开展作业,无需登高,从而避免了人员高摔,其电动分合导体端触头可杜绝电气伤害,实现了安全作业,缩短了停电时间。

大庆油田致密油水平井压裂关键技术及建议

针对大庆油田致密油储层横向发育不连续、非均质性强、天然裂缝不发育、纵向发育多薄层等特点,以“提产量、降成本、提效率”为目标,采用室内实验、数值模拟及现场试验相结合的方式,攻关形成了以“平面密切割与纵向穿层立体改造提产技术、变黏度滑溜水携砂降本技术、段内暂堵与可溶桥塞及连续油管水力喷射等配套提效工艺”为主的致密油水平井体积压裂关键技术。全面剖析了致密油储层改造技术在Ⅱ类储层效益建产、老井提效、生产制度完善3个方面面临的挑战,提出了3个致密油压裂关键技术攻关建议:①持续攻关Ⅱ类储层水平井压裂提产技术;②攻关完善压裂增能技术;③完善合理返排及生产制度。围绕这些关键技术进行攻关研究,对于大庆致密油经济高效开发具有重要意义。

电极孔径及温度对闭式氢氧燃料电池性能的影响机理研究

针对燃料电池内部复杂的水传输机制和水管理策略的影响因素,研究多孔电极的孔径对水传输和水分布情况的影响。建立燃料电池等温模型,通过改变多孔电极的孔径,模拟燃料电池催化层在不同孔径下的水浓度和水分布规律。同时,考虑温度可能带来的影响,在研究过程中选取了燃料电池常见的运行温度,在每个温度值下都进行了模拟。结果表明,在设定的温度下,孔径对水浓度和水分布情况的影响规律是相似的。孔径较大时,电极内的水浓度较低。随着孔径减小,电极内的水浓度不断增大。同时,孔径越小,水浓度增大的速度越快。气体浓度的分布与变化情况正好与水浓度相反。水浓度越高的区域气体浓度越低。随着孔径减小,气体浓度不断上升。从模拟结果来看,当气体扩散层具有微米级孔隙结构时,电极内多余的水分可以较好地排出,同时在较高的温度下水管理更容易较好地实现。阴极流道出口和中部比较容易发生水淹,所以应该对这些区域加设除水装置或设计自除水结构。

极近距离煤层群不同层间距下回采巷道支护技术研究

针对高家庄煤矿极近距离煤层群采空区下方4201工作面轨道巷掘进过程中,由于层间距不断变化,导致局部顶板破坏严重、裂隙发育等问题,采用理论计算和现场实测方法研究底板最大破坏深度和层间距变化规律,将顶板层间距大小划分小于2.8 m、2.8~3.8 m和大于3.8 m三个支护分区,分别制定了工字钢架棚+锚杆支护、短锚索网支护和长短锚索网支护3种支护方案。现场应用结果表明,4201轨道巷掘进期间顶板完整性提高,围岩变形量小于100 mm,满足使用要求。

近距离煤层蹬空开采可行性研究

为验证近距离煤层蹬空开采可行性,以新大地煤矿8号、15号煤地质条件为背景,采用理论计算、数值模拟方法,对8号煤蹬空开采可行性进行了验证,结论如下:(1)15号煤开采后裂隙带最大高度为顶板上方102.7 m,8号煤位于顶板裂隙带岩层内,15号煤回采对8号煤影响较小,上层煤可采用蹬空开采方式。(2)确定了8号煤首采工作面8101工作面设计方案,并进行了现场应用。8101工作面回采期间日推进度平均为5.4 m/d,并且回采期间矿压显现在可控范围内,表明8号煤蹬空开采具备可行性。

地铁车站近接施工对运营桥梁的影响分析

基于大连地铁香工街车站暗挖近接运营桥梁项目,通过数值模拟方法,研究不同工况下暗挖施工对桥梁桩基的影响。结果表明:三台阶较两台阶开挖,桩基最大沉降可减小18.5%、底板隆起可减小19.0%,沉降控制明显;当洞内注浆达原有围岩刚度1.0倍时,注浆效果最为明显,沉降控制率在25.0%以上;加两排隔离桩对承台的影响最小,较加一排隔离桩沉降减少21.0%,较不加隔离桩沉降减小60.0%。现场监测数据与数值模拟结果趋势相同、位移差异不大,说明加固方案安全有效。

Photoshop中的图层蒙版(Layermask)

图层蒙版(Layer mask)是Photoshop中一个最重要、应用性最强的概念。本文从图层蒙版的概念,对蒙版的编辑和修改,以及蒙版的建立和关闭等做了详细系统的阐述。

智能开采工作面煤岩层地球物理测井对比技术

为了解决构造复杂、近距离煤层群组发育区的煤岩层精细划分与对比困难的问题,进而为工作面智能开采三维资源量计算和开采设计优化,以及采煤机智能开采截割路线规划提供可靠的地质资料,以构造复杂近距离煤层群组矿井为研究对象、以智能开采工作面111000为工程背景,通过对地质勘查阶段测井资料分析,结合地面地质勘查钻孔地球物理测井和智能开采工作面穿层钻孔钻屑编录、孔中窥视、多参数地球物理测井、钻孔轨迹测量等工程技术手段,综合分析煤岩层物性特征的不同测井曲线响应特征。进而为智能开采工作面煤岩层对比、地质构造识别、煤层厚度、煤层顶底板构造起伏形态精细刻画、煤层瓦斯抽采以及工作面开采提供地质依据,为近距离煤层群组发育矿井智能开采工作面煤岩层精细对比提供技术参考。

近距离突出危险煤层群卸压瓦斯抽采技术研究

近距离煤层群赋存分布较为广泛,开采条件下工作面回采期间瓦斯涌出来源多,瓦斯运移规律较单一,煤层开采更为复杂,亟需采取有针对性的技术措施。针对近距离突出危险煤层群开采时面临的“一层采动,多层卸压”和瓦斯治理困难等问题,本文以屯兰煤矿2号煤层为工程背景,利用FLAC3D软件模拟了工作面回采时的围岩应力场、位移场和塑性区分布情况,并以此为依据确立了上邻近层定向长钻孔的施工方案。研究成果表明,O形圈的宽度随煤层开挖的增加而增大。当屯兰2号煤层工作面开采进尺达到30 m时,O形圈范围已达15 m。卸压瓦斯大量解吸,且垮落带和裂隙带沟通了上覆煤层,并对上邻近层定向长钻孔抽采效果进行了考察,定向长钻孔瓦斯抽采量由最低的0.35到最高的1.03增加了65%、上隅角最高处浓度为0.58%相较最低处的0.16%下降了72%,由此可知,上邻近层定向长钻孔可有效减少上邻近层卸压瓦斯向采场空间涌出,实现煤与瓦斯高效安全共采。

近距离煤层群保护层开采截流钻孔施工技术

为解决近距离煤层群保护层开采过程中工作面瓦斯超限问题,本文提出近距离煤层群保护层开采截流钻孔施工技术。根据工程概况的分析,通过钻孔技术进行瓦斯抽采施工:合理规划布置钻场;基于煤层高度计算公式设计钻孔施工参数;根据煤层重新压实区域参数确定钻孔位置;通过钻孔的方位角与倾角控制钻孔轨迹;采用两堵一注模式封孔。工程验收结果表明:本次施工共钻孔54个,预期数据曲线与实际瓦斯抽采浓度数据曲线重合度较高,验证本次施工效果较好。

地下十字交叉双层车行隧道设计研究

城市明挖隧道通常采用现浇钢筋混凝土闭合框架结构,单层隧道可按沿隧道纵向长度为1m的平面框架计算,双层共板隧道结构受力与单层隧道存在明显不同之处。结合某实际工程,对双层共板隧道结构模型建立、荷载加载方式、受力特点进行计算分析和对比,可为类似工程设计提供一定参考。

极近距离煤层重复采动影响下卸压瓦斯综合治理技术研究

针对极近距离煤层重复采动条件下工作面瓦斯涌出量大、回风隅角瓦斯易超限等问题,以彬长矿区大佛寺煤矿为工程背景,提出了“分区段”卸压瓦斯综合治理方法,并在40201综放工作面开展了工程实践。结果表明:40201综放工作面瓦斯涌出量大、回风隅角瓦斯易超限是由4号煤层顶板与4上号煤层采空区底板隔厚h不均、瓦斯抽采措施不合理等因素耦合造成的。应采取与h相对应的卸压瓦斯治理措施:h<8 m时,采取“上隅角迈步式埋管+风排瓦斯”的方式;8≤h<15 m时,采取“高位卸压钻孔+上隅角迈步式埋管+风排瓦斯”的方式;h≥15 m时,采取“高位定向钻孔+上隅角迈步式埋管+风排瓦斯”的方式。通过合理选择并实施卸压瓦斯抽采措施,有效降低了工作面瓦斯涌出量,回风隅角瓦斯未超限,确保了工作面的安全回采。

近距离双厚煤层变层间距条件下回采巷道布置方式研究

在近距离煤层群开采中,下位煤层巷道为了避开上位煤层开采造成的不利应力环境,选择合理的巷道布置方式是较为有效的技术手段。本文以准旗煤矿6上煤层和6号煤层近距离下行开采为背景,采用数值模拟手段研究了近距离双厚煤层变层间距条件下回采巷道的合理布置方式,分析了层间煤柱应力传导的规律,模拟了下位煤层回采巷道在不同层间距和布置方式下的应力环境,并对下部6煤首采工作面和接续工作面的回采巷道布置方案进行了设计。6号煤层首采工作面巷道采用内错式布置方式,后续工作面采用平移式布置方式,为兼顾变层间距条件下6煤工作面巷道布置,6煤巷道内错同侧6上煤巷道的距离应不小于30 m。