深井长距离大断面回采巷道支护方案优化

为解决文家坡煤矿4101首采工作面长距离大断面回采巷道顶板下沉量大、钢带变形严重以及帮部破碎扩容显著等围岩失稳带来的支护质量差甚至支护失效现象,采用钻孔窥视仪对巷道进行布孔观测和工程类比法对原支护方案进行优化。结果表明:采用优化方案后,顶板下沉量从600 mm降低到100 mm,并且钢带受剪切变形显著减少;巷道尺寸收敛现象为50~100 mm,低于优化前的300 mm.为避免巷道变形严重,在监测监控基础上增加支护强度是合理可行的。     

采动条件下井壁变形对井筒涌水量的影响

大口径深立井开挖过程中,较准确预测井筒涌水量一直是工程实践中需要解决的难题.以山东龙固矿主井为例,采用理论分析、实验测试和数学计算探讨井筒开挖阶段涌水量的合理预测方法.首先,开展了实验测试分析应力应变-渗透性的关系,提出了覆岩的渗透性与岩石性能有关,且渗透性在岩石破坏前后其值达到最大.其次,采用岩石力学理论和Flac3D数值模拟对井筒破坏带范围进行计算,得出风化基岩段产生2.5 m左右的破坏带,二叠系砂岩中产生5 m左右破坏带,在石炭系岩层中产生3 m左右的破坏带.最后,分别对是否考虑岩层破坏带影响的2种情况,使用解析法、数值模拟法、达西渗流断面法计算了井筒涌水量.得出结论:忽视井筒破坏带对涌水量的影响导致预测值偏小;达西渗流理论公式应用在上覆第四系松散层中应用效果较好,在深部基岩裂隙岩体中数值法效果更好.     

丁集煤矿深部地温预测

针对丁集煤矿矿井高温热害严重的问题，采用井下炮眼温度测定方法，测量地温；借助有限元ANSYS的热耦合分析程序，模拟岩巷和煤巷调热圈，修正矿井地温，确定地温梯度．预测该矿深部地温。结果表明，该矿-500m水平以上、以下的地温梯度分别为3．5、4．0℃／hm；采煤层深度为一600m以下的地温在38℃以上，属于二级热害区。该研究可为矿井深部降温提供数据参考。     

复合钾盐生物聚磺钻井液在长庆水平气井的应用

为解决长庆气田天然气水平井施工中位于斜井段位置的井壁失稳和钻头泥包技术难题,室内研究了复合钾盐生物聚磺钻井液体系,并在长庆地区15口水平井应用.结果表明,该体系表现出防塌能力强,页岩回收率达到78%以上,易塌层平均井径扩大率低于20%;性能易调控,具有良好的井眼净化能力,泥饼薄、坚韧、致密光滑,摩阻系数控制在0.026 2~0.034 9.与同区块非试验井相比,不仅井下安全,井壁稳定,井眼畅通,而且钻井平均机械钻速都提高了40%以上.该体系成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、掉块坍塌、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题.     

单孔复合抗拔桩的概念设计

结合现有抗拔桩的桩身开裂问题,提出一种新型的单孔复合抗拔桩设计,并介绍其内部构造、承力特征及施工中预补偿张拉的理论计算。     

吉林油田甲酸盐无固相钻井液体系的研究与应用

甲酸盐无固相钻井液体系是针对吉林油田储层低孔低渗,井壁失稳等现象提出的。在室内实验的基础上优选出甲酸盐无固相钻井液体系配方,系统地评价了该体系的流变性、抑制性、抗污染能力、润滑性能及储层保护效果。通过室内实验及矿场试验,甲酸盐无固相钻井液体系性能易于调节,滤失量小、能够有效地抑制泥页岩的水化膨胀,稳定井壁,提高钻井速度、缩短钻井周期,保护储层。     

地下水源热泵取水引起颗粒运动的理论分析

对地下水源热泵取水引起含水层颗粒运动进行了理论研究,包括颗粒受力分析和脱离方式两个方面.以天津市一个典型含水层为例,对该含水层的临界水力坡度和临界渗流速度进行了计算,并结合热泵取水量、含水层厚度和井径尺寸等参数进行了分析.结果表明在取水量相同的条件下,含水层厚度与井径尺寸对颗粒的运动有直接影响.为解决井壁坍塌和井壁周围颗粒重组等问题提供了理论依据.     

井孔声场的Ⅱ界面特征波传播机理

针对Ⅱ界面窜槽的井孔声场传播机理不清,以及缺乏有效的Ⅱ界面固井质量评价办法的问题,提出采用实轴积分法模拟Ⅱ界面窜槽井孔声场的全波列曲线、二维谱和频散曲线,提取Ⅱ界面特征波,分析窜槽流体环厚度、振源主频、套管尺寸等因素对Ⅱ界面特征波的影响。结果显示:当流体环厚度比较小时,特征波首波幅度随厚度增大而减小;反之,首波幅度随厚度增大而增大;随厚度增大首波旅行时间近似线性地减小。使用特征波幅度计算Ⅱ界面水泥胶结指数,可以消除仪器主频和套管尺寸的影响。进而认为特征波主要是在钢套管和水泥环中传播,通过对比发现决定特征波幅度及旅行时间的主要是水泥环厚度,而非窜槽流体环的厚度。     

实用简单的大斜度井井眼清洁模型的建立与应用

根据井眼及工况条件,预判是否将发生岩屑清洁事故,可以提前采取相应处理措施,规避相关事故风险,从而实现高效经济钻进。从工程应用的角度出发,考虑不同洗井区岩屑的运移机理,建立了一套实用简单的井眼清洁模型,并用现场数据验证了该模型的正确性和准确性。实例应用结果表明,模型能较准确预测岩屑床厚度,能够为施工前参数优化设计和钻井现场井眼清洁状况预判提供依据。     

南庄煤矿综放工作面初采瓦斯涌出异常治理研究

南庄煤矿15#煤层采用综放开采,综放工作面在初期开采过程中,由于受上覆临近煤岩层瓦斯涌出以及综放面初采不放煤的影响,导致工作面初采期间瓦斯涌出异常。经过不断研究和探索,南庄煤矿采用初采高抽巷和钻孔抽放两类三种治理方式,经8816和8818等工作面应用,有效治理了工作面初采期间的瓦斯涌出异常,取得了良好的效果。