深孔聚能预裂爆破切顶卸压机理与应用

为解决悬顶导致的煤柱及邻近巷道高应力和大变形问题,结合工作面顶板地质条件,提出深孔聚能预裂爆破切顶卸压专项方案,采用数值模拟及现场试验对卸压效果开展综合研究。研究结果表明,煤层顶板在切顶后垂直应力减幅为21.62%,预裂切顶措施可显著降低煤柱及邻近巷道围岩应力水平。试验发现,炮孔内轴向贯穿裂缝明显,可实现采空区顶板及时垮落。顶底板在切顶后累计位移量减幅达59.27%,巷道两帮及顶底板移近变形得到有效控制,煤柱垂直应力增量显著降低。实践证明,采用深孔聚能预裂爆破切顶卸压效果显著,可大幅提高作业效率,为类似矿压防治工程提供借鉴。

沿空留巷技术在综采工作面的应用

为提高采面煤炭资源采收率、缓解采掘接替紧张局面并为降低巷道掘进成本,将切顶卸压沿空留巷技术应用到3804综采工作面。依据3804综采工作面现场地质条件、顶板岩性,对3804机巷超前支护、切顶爆破以及临时支护方案等进行设计。现场应用后,3804机巷留巷段顶底板、两帮最大收敛量分别为242、283 mm,留巷段围岩变形量较小,可满足邻近采面使用需要。

煤矿巷道磨料射流泄压增透新方法初探

针对坚硬煤层纯水射流冲孔泄压破岩效率低、施工操作复杂等难题,依据磨料射流高效破岩机理和石油工程钻采工艺,提出了煤矿巷道井下磨料射流深穿透泄压增透技术和连续送进磨料射流径向钻孔泄压增透技术2种新方法,并结合理论分析和试验研究等方法探讨了工艺的可行性,通过自主搭建的高压磨料射流试验系统,开展了旋转磨料射流破岩室内试验。试验结果表明:旋转磨料射流在坚固性系数为2的煤层及顶板致密砂岩中均可高效破岩钻孔;在喷射压力为30 MPa的条件下,可形成直径为50~60 mm的孔眼,且孔壁光滑、形状规则、孔眼结构稳定;层理对煤岩的成孔特征和破坏模式影响较为显著。研究结果可为坚硬煤层水力冲孔高效泄压提供新思路。

深井复杂条件下冲击地压主动防治技术

为解决深井复杂条件下冲击地压防治问题,以古城煤矿2103工作面为研究对象,研究了厚关键层强冲击倾向性工作面的冲击地压发生机理,利用宏观评价法对工作面进行评价并划分危险区域等级,结合微地震监测与应力在线监测采取强预卸压和强支护技术措施进行防治。措施实施后表明,回采过程中部分卸压区域会再次产生高应力集中,采动应力达到18 MPa,采取主动强预卸压解危措施后可将危险消除。据此提出基于主动强预卸压解危措施、主动强支护和主动强监测构建的冲击地压主动防治体系,能有效降低冲击地压的危险性。

欠平衡钻井环空岩屑对井底负压的影响

对井下压力实测数据进行了分析,建立了环空岩屑影响井底压力增量的计算方法并编制计算软件,分析结果表明,环空岩屑对井底负压的影响很大.在4000～5000m的深井中,机械钻速高达10m/h时,环空岩屑引起的井底压力增量高达3～4MPa,甚至更高.因此,在深井井底负压值设计范围较小(0～2.5MPa)时进行井底负压控制,应该充分考虑环空岩屑对井底负压值的影响,针对不同情况采用不同的控制方法.该方法应用于大庆油田欠平衡设计计算和实钻,精确控制了井底负压,提高了大庆油田欠平衡钻井井底负压控制水平.

动力扰动下深部巷道卸压孔与锚杆联合支护的数值模拟

为探索动力扰动下深部巷道围岩稳定的控制方法,在分析钻孔卸压作用机理的基础上探讨卸压孔与锚杆联合支护技术。结合某一巷道围岩,采用RFPA2D-Dynamic数值软件,在模拟静载荷作用下巷道破坏机理的基础上,模拟和分析动载荷作用下巷道围岩动态损伤破坏发展以及围岩中应力场重新分布的过程,揭示动力扰动下深部巷道卸压孔与锚杆联合支护的作用机理。研究结果表明:卸压孔与锚杆联合支护使巷道围岩自身形成承载结构并使高应力向深部转移,改善围岩中的应力环境,取得较理想的支护效果。因此,卸压孔与锚杆联合支护技术的研究对寻求深部巷道围岩稳定的控制方法具有重要的参考价值。

欠平衡钻井技术在大庆油田卫深5井中的应用

卫深5井是大庆油田2002年重点探井,钻探目的是评价松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷带营城组、沙河子组及火岭石组火山岩及砂砾岩含气情况。在该井采用了欠平衡钻井技术,钻探过程中采用水包油钻井液,选择合理的欠压值和井控技术进行了欠平衡钻迸。有效地解决了该区低渗透火山岩储层在钻探过程中易受污染的问题,保护了储层,及时发现了高产工业气流,提高了深井钻井速度。文中介绍了该井工程参数设计、设备选择和现场试验中久平衡钻井工艺技术研究与应用情况和井底欠压值的控制技术,建议在大庆油田继续开展以砂岩为主的油气藏欠平衡钻井试验研究。

顺北含辉绿岩超深井井身结构优化设计

顺北井区采用六级井身结构开发,存在大尺寸井眼长、套管层次多以及火成岩漏失,导致钻井效率低、亟需优化井身结构。采用Drillworks软件模拟了地层三压力剖面,成像测井与电镜扫描认识了火成岩裂缝分布,通过岩石矿物成分与理化性能分析了深部泥岩坍塌机理,通过对比非标套管与钻杆的强度与尺寸分析了管柱匹配性。结果表明全井存在4个不同压力系统,火成岩裂缝纵向分布缝宽0.5-2 mm、微裂缝缝宽2-3μm,易塌泥岩伊蒙混层达70%,蒸馏水作用下线性膨胀率40%-45%,得到了3个必封点与1个风险点;通过配套钾铵基聚磺钻井液体系与漏失补救措施,保障了长裸眼井壁稳定;优选了？139.7mm非标套管,完钻井眼尺寸由114.3 mm扩大至120.65 mm满足使用非标88.9 mm钻杆,将井身结构优化为四级。新结构满足高效钻井需求,缩短钻井周期达125 d。

深孔控制卸压爆破防突机理和效果考察

本文在总结国内外现有防突措施的基础上,提出了一种新的防止岩石与二氧化碳突出的局部措施——深孔控制卸压爆破。利用应力波、断裂力学理论对突出过程和条件进行分析,提出突出可分为两个过程。文章指出:防止岩石与二氧化碳突出的关键是阻止裂缝区的形成与扩展;深孔控制卸压爆破产生的爆破裂缝面与压缩粉碎圈,可以起到止裂和防突作用,防止或抑止了突出的孕育发生。通过现场试验证明,深孔控制卸压爆破是工艺简单、防突效果显著、易于推广的一种新的防突措施。

深埋洞室群围岩渗流场分析及渗控效果初步评价

采用三维有限元精细模拟技术,对某抽水蓄能电站工程复杂渗流场进行计算,重点研究了深埋高压输水隧洞和岔洞钢筋混凝土衬砌开裂状态下洞室群围岩的渗流场分布特征。研究表明,在高压岔洞下游侧高压支管区设置防渗帷幕和排水孔幕组合防渗体系,对衬砌开裂状态下的高压渗水有显著控制作用,使该区域渗控效果基本满足要求,为下游厂房长期安全运行提供了保障。

深井强冲击矿压煤层巷道控制技术数值模拟研究

为探索具有强冲击危险性的深井煤层巷道控制技术,以某矿7121工作面为工程背景,基于FLAC^(2D)数值模拟软件对4种巷道控制方案的围岩应力、位移及塑性区等特征进行分析。数值计算结果表明:方案3巷道应力峰值最小,其最大应力值为30.68 MPa,应力峰值降低约5 MPa;方案4巷道变形量最小,两帮收敛量为21.36 mm,顶底板移近量为16.70 mm;大直径钻孔使围岩提前产生塑性区,释放积聚在煤岩体中的弹性能。"三结构"控制技术的卸压效果好、围岩变形量小、能量释放多,破坏了发生冲击矿压的强度和能量条件。工程实践表明,现场巷道围岩变形控制效果明显,验证了数值模拟结果的合理性。研究成果可为深井煤岩强动力灾害防治提供借鉴和指导。

分体式水煤浆气化炉制造工艺技术

介绍了分体式气化炉的结构特点、制造过程中的技术难点及解决措施,主要解决了镍基合金深孔加工刀具选择、不锈钢水冷夹套焊接变形控制、激冷室水冷系统内件组装、分体式气化设备整体水压等技术难题,可作为同类产品制造的参考。

深部高应力区岩爆预测及防治技术研究

根据某矿三水平运输下山岩爆发生特点,从岩体的力学性质及诱发因素方面分析了岩爆发生的影响因素,得出该区域岩爆属深部高应力型中等岩爆的结论;提出采用电磁辐射法预测岩爆,通过分析电磁辐射监测值确定了合理的临界指标,并通过现场应用验证了电磁辐射法预测岩爆危险性的可行性;提出了3种爆破卸压方案,采用数值模拟方式优选了延伸辅助眼浅孔爆破卸压方案,并通过现场试验验证了该方案具有良好的岩爆防治效果。

三台涪江大桥控爆拆除总体方案设计

通过建立完善的力学模型,分析保证斜拉桥安全坍塌时应控制的关键构件的运动轨迹。据此提出完成这一设计思想应采取深孔爆破、水压爆破及浅眼爆破相结合的最佳方案。同时,采用计算机动态仿真技术对大桥的爆破过程进行全时段的爆破坍塌仿真,以此来检验完善系统设计的可靠性和安全性。

置孔释压支护材料孔型排列方式研究

为合理解决深部高应力软岩巷道支护难题,有效控制围岩变形,实现巷道长期稳定,以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,基于巷道能量转换规律验证了置孔释压支护技术对深部高应力软岩巷道的支护可行性,并运用理论分析与物理相似模拟实验手段,对置孔释压材料6种不同孔型排列方式进行了抗压强度及连续变形量比较,筛选出材料最佳孔型排列方式为正方形排列。将原支护方案与正方形排列的置孔释压支护方案进行数值模拟和现场应用对比,结果表明:正方形排列方式的置孔释压支护方案与原支护方案相比,巷道围岩塑性区范围明显减小,顶底板及两帮变形量降幅达到70%以上,巷道支护效果明显,围岩变形得到有效控制。

煤层深孔高压注水防尘技术应用

裴沟煤矿随着矿井放顶煤工艺和综合机械化采掘的推广应用,采掘工作面粉尘浓度也随之上升,现有的防降尘措施已不能够满足生产需要。本文立足于现有设备技术,创造性地对井下防尘系统进行了技术改造,满足了安全生产的要求,有力地保证了矿井安全生产。

深部中厚煤层切顶留巷围岩变形规律与控制研究

为保证切顶卸压沿空留巷技术在深部中厚煤层中成功应用,综合运用理论分析、现场实测及数值模拟等方法对沿空巷道围岩结构变形规律及控制技术进行探索。研究结果表明:实施切顶卸压后,巷道受超前集中应力影响的范围和强度均有所降低;巷道围岩呈现稳定时间长及持续变形2大特点;滞后工作面距离大于440 m的巷道围岩基本稳定。在顶板初始运动阶段采用"恒阻锚索+单体棚"进行超前支护,顶板剧烈运动阶段采取"液压抬棚支架+单体棚"进行加强支护,顶板缓慢运动阶段回撤抬棚支架与单体,顶板相对稳定阶段加强断层带及硐室交岔口支护,碎石帮采用可伸缩性挡矸U型钢挡矸支护,可有效控制留巷围岩变形,成巷效果好。

大采高工作面超前支承压力区深孔注浆防片帮技术

为有效地解决大采高综采工作面片帮问题,通过数值模拟分析了1307工作面超前支承压力分布规律;制定了单轴和三轴卸压实验方案,研究了煤体裂隙开始增生规律,确定了注浆时机。最后,在赵庄矿1307工作面进行应用,并且通过钻孔窥视分析注浆效果,结果表明,注浆效果显著,具有良好的经济和安全效益。

深竖井围岩变形破坏规律及控制技术

随着浅部资源消耗殆尽,越来越多的矿山逐渐步入深采阶段,同时,深部围岩控制问题逐渐突显,亟需开展深井围岩控制技术研究,为深井开采地压控制提供理论和技术支撑。以某深竖井工程实际情况为工程背景,运用FLAC3D数值分析软件,开展了不同地应力条件下竖井围岩变形破坏数值分析研究。在此基础上,通过高应力竖井围岩控制技术优选,开展了不同卸压孔布置条件下高应力围岩钻孔卸压技术研究,并进行了现场试验。结果表明:随着原岩水平主应力差的增加,竖井围岩中塑性区范围逐渐扩大,首先向最小主应力方向发展,逐渐呈现为"X"形塑性区;在剪切塑性区范围外的最大水平主应力方向施工卸压钻孔,能将围岩应力峰值向深部转移,降低井壁及围岩的收敛位移。通过工程应用,井壁位移总量小于2 mm,位移速率远小于预警阈值,井壁处于健康状态,并存有一定的安全余量。研究反映出,所采用的柔性初支+现浇混凝土井壁支护配合钻孔卸压技术能有效保障高应力条件下井壁的安全性和稳定性,应用效果较好。

深孔高压注水技术在教学二矿的应用

为了减少煤炭生产过程中的产尘量,通过对传统煤层注水防尘技术的改进,运用煤层高压注水机理,提出在教学二矿31141采煤工作面回风巷进行试验。详细介绍了注水参数的确定依据、封孔工艺的选择、封孔材料的选用,并对深孔注水效果进行对比分析。实践证明,利用深孔高压注水技术可以达到降尘、减尘效果,对改善煤矿工作环境、安全生产有着积极作用。