地热高温井钻探施工安全防护

我省属于地热丰富的省份.随着经济建设不断发展,人民生活水平不断提高,地热被广泛地开发利用,应用于农业、工业、卫生和人民生活,地热正日益发挥它的作用,为人民造福.     

蒸汽消振器

目前,不少工矿企业及服务性行业,如旅馆、浴室等,生产用热水和生活用热水,大都用锅炉烧蒸汽,再用蒸汽加热水。这种方法虽有管径小,热损失小,热效率高等优点,但是噪声较大。根据安装情况的不同,噪声级可达80～100分贝(A)。噪声使水箱及附近的建筑物产生振动,缩短水箱和锅炉的寿命,对工人健康和建筑物都危害较大。 造成这种噪声和振动危害的主要原因是,蒸汽加热水时水的脉冲振动形成。当蒸汽通入管中,在蒸汽压力大于水深对管内的压力时,蒸汽由管端逸出,经与冷水接触,温度迅速下降,体积也迅速缩小,形成管端瞬时低压(见图1)。这时管内瞬时压力…     

煤层底板采动应力效应及其力学作用机制研究

煤层底板突水的实质是采动应力诱发底板岩体变形破坏,引发煤层底板突水.掌握底板岩层的破坏规律是承压水体上安全开采的首要问题.根据开采过程中回采工作面前后方支承压力分布规律,利用弹性力学理论,建立了煤层底板应力计算模型,分析了随着回采工作面推进煤层底板沿深度方向的最大主应力和最小主应力分布规律与底板剪切破坏形式.运用工程中常用的莫尔库伦准则,提出了煤层底板岩体的破坏判据.煤层底板的破坏易从回采工作面附近开始,向回采工作面后方采空区由浅而深发展,破断面呈抛物状弧面.应用直流电阻率法CT技术,在淮北孙瞳煤矿1028工作面风巷中煤层底板位置施工2个钻孔,在孔中埋置一定数量电极,形成孔间探测剖面,对煤层底板采动裂隙演化过程中的岩层电阻率响应特征和1028工作面底板破坏深度进行了动态综合探测.探测结果表明:1028工作面煤层底板在支承压力和底板承压水水压共同作用下,煤层底板的破坏范围在0～17m;在此范围内煤层底板岩层中垂向裂隙和层向裂隙发育明显,超过17m后底板岩层受采动影响较小,底板最大破坏深度约17m.通过直流电阻率法CT技术现场实测验证了理论分析是正确的和可行的.     

厚煤层采空区定向孔分域抽采研究及应用

为提高厚煤层采空区定向钻孔的瓦斯抽采效率，针对山西某高瓦斯矿井采煤工作面，采用理论分析和FLUENT数值模拟相结合的方法研究采动裂隙分域演化特性，提出覆岩裂隙场分域准则，确定定向钻孔布置区域与核心抽采布置范围，并在采空区现场开展定向钻孔分域抽采瓦斯试验。结果表明：破断裂隙密集区内，岩层断裂穿层裂隙发育较明显、瓦斯聚集显著，且钻孔稳定性高，是布置定向钻孔的最佳区域；并将与回风巷中心线水平距离3～13 m,与煤层顶板垂直距离10～18 m的区域设定为核心抽采区域。定向钻孔分域抽采试验中，单孔抽采瓦斯体积分数平均提升22.355%,单孔瓦斯抽采纯量平均提升1.295 m³/min,该结论验证了厚煤层采空区定向钻孔分域抽采方法的实用性与合理性。     

煤矿采空塌陷对地下水的影响

在煤炭开采过程中,煤炭被采出后其所在地下煤层会形成一定区域的采空区,并使煤层上方的顶板岩层失去支撑,由于顶板岩层的抗拉强度比较有限,因此在其顶板岩层自身重力与上覆岩层压力的影响下,很容易因顶板断裂、破碎而出现采空塌陷问题,这不仅会影响煤矿所在区域的生态安全,同时还会使地下水受到较大的负面影响。为此,本文结合煤矿采空塌陷的特点,围绕采空塌陷对地下水的影响展开了分析,并在此基础上提出了一些较为可行的采空塌陷区域地下水治理保护建议。     

采空区上覆岩层“三带”划分数值模拟

采空区"竖三带"的确定,是合理设计高抽巷布置层位和确定高位钻孔终孔位置的前提。依据王庄矿提供的地质资料,结合实验室测得的煤层顶底板岩石力学参数,采用岩石质量评分法,计算得到各岩层合理的节理间距及岩体力学参数,并将其应用于CDEM软件中,对王庄矿8101工作面采动岩层进行数值模拟,分析了煤层开采过程中上覆岩层破断与冒落规律,并得出采空区"竖三带"的分布范围:采空区冒落带范围为0~25 m,裂隙带范围为25~65 m。将数值模拟结果与经验公式的计算结果、现场高位钻孔考察结果进行比较,结果表明:3种方法得到的冒落带范围基本一致,为0~25 m;经验公式计算得到的裂隙带高度较另外两种方法得到的结果小;数值模拟得到的"竖三带"高度更符合实际情况。同时也验证了CDEM软件在采空区上覆岩层运动的适用性。     

高瓦斯矿井顺层长钻孔施工工艺改进研究

针对乌东煤矿顺层钻孔施工过程中发生卡钻、顶钻及排渣不畅导致钻孔不能正常施工的情况,通过现场考察及理论分析后可知,造成喷孔和卡钻的主要原因是钻杆使得钻孔孔径变小,从而影响了瓦斯和煤粉颗粒的排出,使得内部压力变大。内外形成了压强差使得瓦斯和粉尘颗粒向外喷出,形成喷孔和卡钻,导致钻孔施工深度浅。通过针对性的改进钻孔施工工艺,使钻孔施工长度显著增加。研究结果对乌东煤矿和其他类似矿井今后的顺层长钻孔施工具有重要的指导作用。     

矿井热害及其防治

随着矿山采掘深度日益增加,地热或原岩温度不断提高,深部通风效果显著下降,我国高温矿井相继增多,矿井热害已成为矿山当前亟待解决的问题。一、矿井热害的形成造成矿井空气升温的热源主要有地热、热水、矿物氧化热及其他局部热源.(1)地热地球内部蕴藏着巨大的热量,当进入井巷的空气温度低于岩壁的温度时,岩石与空气就产生热交换,岩体内部的     

公篓矿采空区上覆岩层导水性探测

通过在公篓矿充分采动、沉降稳定后的采空区地面施工钻孔,对采空区上覆岩层的导水性进行观察,测试和分析研究,确定导水裂隙带高与煤层采高的关系,计算公篓矿水体下采煤的最小防水安全煤岩柱尺寸,为右江河底下采煤提供可靠依据。对地层条件相似的矿山开展水体下采煤工作具有特别重要的参考意义。     

高应力下硬岩巷帮钻孔爆破卸压动态模拟

钻孔爆破卸压是转移或释放高地压的有效措施。采用显式非线性动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA与快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D相结合的方法,动态模拟了硬岩巷帮钻孔爆破卸压过程,分析了不同施工条件对卸压效果的影响。结果表明:合理的钻孔深度处于支承压力峰值与支承压力区边界之间的中部位置;装药量越大,支承压力峰值降低越明显,装药量上限应确保爆炸产生的损伤区与巷道已有损伤区不贯通;钻孔间距越小,支承压力峰值降低越明显,钻孔间距下限应满足在确保不扩大巷道已有损伤区范围的前提下,钻孔之间能够形成基本贯通的塑性带。     

“顺风车”利弊谈

随着我国的改革开放，人民生活水平不断提高，小康社会已初现端倪。轿车已开始大量进入都市百姓家庭。它提高了人们的生活质量并扩展了活动半径，但同时也面临安全、废气、污染以及能源危机等一系列无法回避的问题，汽车的增多还带来城市道路压力，交通拥堵日益严重。缓解交通压力已成为考量政府能力的一道难题。     

瓦斯异常区域高位裂隙抽放技术探析

城郊煤矿为瓦斯矿井,但2703工作面属于瓦斯异常区域。在工作面回采期间,瓦斯涌出量不断增加,工作面瓦斯易超限,严重制约了工作面的正常回采工作。为了达到降低工作面瓦斯浓度,解决工作面瓦斯超限,实现工作面的安全、高效回采工作,采取了高位裂隙瓦斯抽放钻孔对煤岩层卸压带瓦斯进行抽放,取得了良好的效果。     

煤层双重介质模型及瓦斯抽采合理布孔间距研究

为使瓦斯抽采效果在技术、经济方面达到最佳,研究了瓦斯抽采过程中煤层瓦斯的运移规律和钻孔的合理布孔间距。将煤层视为双孔隙双渗透率弹性介质,推导了煤基质、裂隙渗透率演化方程,综合考虑了瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形等因素的影响,建立了煤层双重介质流固耦合模型,并进行了钻孔瓦斯抽采模拟,分析了钻孔间距对瓦斯抽采的影响。结果表明:不同钻孔间距的瓦斯压力随抽采时间的增加先快速下降再趋于平缓,且钻孔间距越小,瓦斯压力下降越快;随着钻孔间距的增大,O点消突时间逐渐增加,与钻孔间距呈二次方关系;现场试验与模拟结果基本吻合,钻孔间距5 m时瓦斯抽采效果最佳。     

地下水侵入采空区的覆岩活动物理模拟试验

为探究地下水侵入采空区后的覆岩移动及覆岩残余变形对地表的影响规律,以金家庄煤矿为例,利用相似材料物理模拟试验方法,对煤层开挖至地表稳沉、稳沉后地下水侵入采空区的覆岩移动过程进行长期观测分析。结果表明:地下水侵入对残留煤柱的浸泡、溶蚀作用破坏覆岩原有的应力平衡状态,采空区出现岩体孔隙、裂隙和空洞的再压密,并伴随岩块的转动和蠕变等"活化"现象,地表再次下沉;由下而上,从垮落带、裂隙带到弯沉带的岩层活动强度逐渐减弱;采空区中央的地表下沉比其他区域的地表下沉明显,地表下沉呈对称分布,下沉范围随时间的延长而逐渐扩大。     

深埋水平岩层隧道开挖稳定性分析及控制*

针对深埋高地应力水平岩层掌子面开挖稳定性及支护结构失效问题,以大峡谷隧道为工程背景,通过现场测试、室内试验、数值模拟等方法,探究深埋高地应力水平岩层失稳机理及控制措施。研究结果表明:坚硬岩体被节理面切割后,在高地应力作用下容易发生挤压破碎,破碎岩体遇水发生软化,导致掌子面发生大范围塌方,初支和超前支护失效;隧道开挖后岩层发生不均匀沉降,浅部岩层最先发生弯折破坏,层内块体错动滑移,继而向上方岩层发展,并伴随层间分离和层内裂隙发育,最终形成宏观破裂面;提出的台阶法、2 m开挖进尺、砼喷层、双层小导管、提高初支强度的整体优化控制措施,可有效提高现场支护效果。     

静态膨胀剂开裂煤与瓦斯突出煤层的试验研究

为明确静态膨胀剂能否开裂煤矿采掘工作面突出煤层问题,建立水泥槽试验模型,根据水泥槽内被压实的突出煤层的膨胀孔、控制孔、孔间距、排距等参数,设置Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ等共3种试验方案,分析静态膨胀剂作用下各方案突出煤样膨胀开裂效果及影响因素。结果表明:水泥槽试验模型中突出煤样的两次膨胀均经历裂隙发育显著增加、裂隙传播和裂隙扩展贯通3个明显变化过程,钻孔间形成大量径向交叉裂隙网;钻孔直径、自由面、钻孔布置均影响静态膨胀剂对煤样的开裂效果;同一钻孔孔径试验验方案中,方案Ⅲ的开裂效果最好;随着控制孔数增加而其他参数不变时,第一次膨胀发育产生的裂隙长度随控制孔的增加而减小。     

分隔屏过热器SA—TP304H管裂纹分析及预防

1概述 某电厂1号锅炉为西班牙福斯特维勒分公司制造的亚临界一次中间再热自然循环、平衡通风型锅炉,其主要参数为：最大连续蒸发量1189t／h、再热蒸汽流量1015t／h、过热器出口压力17．15MPa,蒸汽温度541℃、再热器出口压力4。11MPa,蒸汽温度541℃。     

极近距离煤层综放开采工作面覆岩“两带”发育规律研究*

为深入研究极近距离煤层综放开采工作面覆岩“两带”的动态发育规律,采用理论推导、数值模拟和现场实测相结合的方法,分析袁店一矿824工作面覆岩“两带”的裂隙演化特征。结果表明:从岩层层向拉伸率角度,研究上覆岩层垮落带和导水裂隙带的垮落程度,考虑角度影响推导出岩层弯曲下沉边缘段变形前后的长度计算公式,根据覆岩的碎胀特征计算各岩层的最大下沉量,预测垮落带和裂隙带的范围分别为30.2~41.2 m和70.7~78.2 m;采用3DEC数值模拟分析该矿824工作面开挖后上覆岩层垮落的基本形态和裂隙分布规律,结合其应力、位移云图和监测线位移曲线的分布特征,得出垮落带和裂隙带的高度分别为32.50 m和77.25 m;采用分布式光纤应变监测系统,监测工作面前方80 m处上部顶板的受力情况,得出受采动影响的光纤应变呈起伏变化,且应变分布与地层岩性存在对应关系,得出垮落带高度约30.4 m,裂隙带高度约74.8 m,验证采用层向拉伸率和覆岩碎胀性2个方面来预测工作面覆岩“两带”高度的合理性,可为类似方面的研究与施工提供相应的技术依据。     

下向测压钻孔封孔技术研究

目前复杂煤层赋存条件下下向钻孔测定煤层瓦斯压力普遍面临钻孔封孔效果不理想、煤层瓦斯压力测定失败、钻孔进水损坏压力表等问题。针对此,提出了一种新的测压封孔技术即联合持续增压二级封孔测压技术,阐述了该工艺的基本原理,配制了新型发泡水泥和封孔粘液,并进行了工业性试验。试验结果表明,应用该项技术能够有效地动态封堵发育中的裂隙从而实现准确快速测压。     

上行卸压开采顶板裂隙带巷道失稳过程物理模拟

为解决上行卸压开采顶板裂隙带巷道大变形问题,采用物理模拟方法,研究上覆岩层活动特征及裂隙发育破坏过程,分析锚杆支护条件下巷道围岩应力变化过程及变形破坏特征。结果表明:顶板裂隙带巷道随着上覆岩层有整体下沉特征;上行开采采动影响阶段,在采动应力与巷道掘进围岩应力叠加形成的应力场和采动裂隙场共同作用下,顶板裂隙带巷道围岩强度大幅降低,巷道断面收敛变形强烈,采动影响稳定阶段围岩应力低,用锚架联合支护或注浆加固围岩技术手段能维护巷道断面,保证其安全使用。