浅谈冻结法与钻井法凿井

本文介绍了深厚表土层凿井中常用的两种特殊施工方法,即冻结法和钻井法,并分析了两种方法在施工原理、设备、技术特点上的不同。     

大平矿副井井筒壁后注浆堵水技术

大平矿副井井筒壁后注浆,分段施工采用水泥、水玻璃双液浆及深浅孔相结合的布孔方式,注浆堵水率达到91.7%,取得了良好效果及经济效益,解决了大平矿区砂砾及砂岩段涌水治理难题,为立井筒壁后注浆施工积累了经验。     

高应力软岩巷道壁后充填支护研究

高应力软岩巷道属非线性大变形问题,巷道支护必须满足其变形要求。总结了白皎煤矿高应力软岩砌碹巷道变形破坏特征,分析了砌碹巷道破坏机理,并对碹体壁后充填粉煤灰基材料改善"支护-围岩"关系的作用机理进行了分析,最后得到了现场验证。     

壁后充填膏体监测技术与膏体长期稳定性研究

矸石膏体充填开采技术是解决建筑物下、铁路下、水体下和承压水上压煤的重要途径,充填效果评价一般采用在地面设置岩移观测站的方式,评价周期往往较长,费用较高。基于自主知识产权的KJ216顶板压力在线监测系统,包括耐高温、高压、防水的充填体变形监测仪、压力传感器和温度传感器等,研制了充填体性能在线监测系统并用于岱庄煤矿2351工作面。监测结果表明:充填体在采空区后方80m左右被压实并趋于稳定;上覆岩层的总变形量在300mm左右,其中充填体的变形量在104.3mm左右,充填体压缩率为5%;充填体的水化温度54℃,对充填体早期强度有促进作用;水化反应在第2天最为强烈,4天以后趋于稳定。     

壁后充填膏体监测技术与性能评价

实现对充填膏体性能的井下现场实测.基于自主知识产权的KJ216顶板压力在线监测系统,使用耐高温、高压、防水的充填体变形监测仪、压力传感器和温度传感器,对膏体应力、应变和水化温度进行实时监测.监测结果表明:充填体在采空区后方80 m左右逐步被压实并趋于稳定;上覆岩层的总变形量在300 mm左右,其中充填体的变形量在104.3 mm左右,充填体压缩率为5%;充填体的水化温度最高达54℃,对充填体早期强度有促进影响,水化反应在第2天最为强烈,4天以后趋于稳定.     

高应力软岩巷道壁后充填支护研究

高应力软岩巷道属非线性大变形问题，巷道支护必须满足其变形要求。总结了白皎煤矿高应力软岩砌碹巷道变形破坏特征，分析了砌碹巷道破坏机理，并对碹体壁后充填粉煤灰基材料改善“支护－围岩”关系的作用机理进行了分析，最后得到了现场验证。     

壁后充填体刚度对支架与围岩的作用分析

通过建立的力学模型分析了壁后充填体刚度对围岩和支架压力与位移的影响,提出了改变充填体刚度的措施.     

深孔控制爆破凿井的方案研究

本文是作者长期研究深爆凿井方案的简要总结,以克服深孔爆破机械化快速掘进与优质护壁、有效治水三大作业间的矛盾为焦点,提出并实行了以优化控制爆破为核心的七种配套凿井技术方案和两种组织方案,创造性发展了在各种岩层中都稳获高效的深爆凿井法。     

某金属矿床充填法开采稳定性数值模拟研究

针对某金属矿床开采环境较为复杂,采用上向水平分层充填法开采,利用已经掌握的关于空区几何形态、矿岩特性等已知条件,建立矿体三维数值模型,通过数值模拟分析使用充填法开采矿体的稳定性.生产结果表明,应用数值模拟结果指导采矿方法和开采工艺设计是合理的,模拟结果为类似条件下矿山的开采提供了参考.     

西部地区巨厚砾石层钻井难点及对策

我国西部地区普遍存在的中浅层巨厚砾石层,在钻井施工时难度非常大,事故频现,从而导致钻井周期长、成本高。针对这种胶结性差、结构松散,易垮塌、掉块地层,通过对几口井钻砾石层资料的综合分析,研究认为, 应当选用正电胶膨润土钻井液体系,要求动/塑比值≥1,对于下部胶结较好的砾石层,应选用高矿化度防塌钻井液体系,能减少砾石层的掉块。总结出了砾石层安全、快速钻进的一些成功经验,为以后钻砾石层顺利施工提供了一定的借鉴作用。     

水平井砾石充填可视化模拟及充填效果评价

水平井砾石充填过程是复杂条件下的固液两相变质量流动,存在携砂液向地层的滤失以及井筒环空、冲筛环空间的流体质量交换。根据井筒、冲筛环空两个独立流动系统的砂、液质量和动量守恒方程,以及各系统间的流动耦合方程,建立了描述α充填过程的时间相关数学模型。补充辅助方程后可数值求解,并提出了充填效果综合评价指标的计算方法。利用数值模型开发软件可对整个充填过程进行可视化模拟。结果表明,模型和软件对顺利充填和提前堵塞两种情况均可适用,并能预测是否堵塞、堵塞位置、充填率以及计算充填效果综合评价指标。分析了充填过程中的各动态参数的变化规律,在充填前沿位置,由于沉积砂床消失,系统间窜流最为明显,各动态参数在充填前沿前后均有剧烈变化。     

板集煤矿主井钻井法井壁下沉、永久井架安装和凿井大临工程三平行施工方法的应用

板集煤矿为缩短主井井筒工程建设周期,在钻井法施工表土段到钻爆法施工基岩段的工序转换过程中,突破传统的单项作业接替延续的施工方式,优化施工方案,合理布局,采取各工序平行交叉作业,即固井(壁后充填)、永久井架的安装、基岩段凿井大临工程等多项工序同时平行交叉作业的施工方式,填补各项工程施工间隙,有效地提高了工序转换效率,实现工序快速转换,为加快建井速度,缩短建井周期节省了宝贵的时间。     

充填法采矿的顶板导水裂缝扩展规律数值模拟研究

采用数值模拟方法，以康家湾铅锌矿１号矿体采后充填为模拟对象，分析了盘区矿柱留设与否、胶结充填体力学性质２个因素对顶板围岩中导水裂缝发育情况的影响，得出了有益于指导现场生产的重要结论，同时，也为进行导水裂缝扩展高度的预测提供了一种新的方法。     

充填体覆盖下大断面六角形进路离心模拟试验

金川镍矿是我国最重要的镍矿资源基地,矿区岩石破碎,龙首矿区采用的小断面六角形进路分层下向胶结充填采矿法为厚大破碎矿体的安全开采提供了成功经验。金川公司二矿区东部贫矿体厚大、埋藏浅,开采技术条件相对较好,但矿岩品位较低,采用小断面六角形进路由于开采成本高、效率低,无法满足东部贫矿体的开采要求。为了降低成本、提高采矿效率,提出了采用中深孔落矿的大断面六角形进路下向充填法,六角形进路从4 m （腰宽）×5 m （高度）提高至16 m （腰宽）×20 m （高度）。采用离心模拟试验对自重应力影响下的大断面六角形进路充填体的变形破坏进行分析,试验结果表明：随着离心加速度的逐步增加,上覆充填体的位移也逐渐增大,在离心加速度为70g时进路两帮发生坍塌破坏,92g时顶板发生破坏,顶板稳定性强于两帮的稳定性;两帮发生破坏时最大累计竖向位移为0.627 cm,顶板发生破坏时最大累计位移为0.904 cm,顶板比两帮能够承受更大的极限变形量;充填体破坏模式主要为拉伸破坏和剪切破坏,六角形进路最终形成半椭圆的塌落拱并趋于稳定。     

矸石充填材料压缩力学特性试验研究

矸石充填材料的压缩力学特性关系到原生矸石充填开采的充填效果,为全面研究矸石充填材料的压缩力学特性从而提高矸石充填开采的充填效果,在实验室进行了不同粒径、不同级配的矸石压缩力学试验.试验结果表明,连续级配矸石抵抗变形能力最好,不连续级配矸石次之,单粒径矸石抵抗变形能力最弱;当采用不连续级配方案时,细料含量在30%时,矸石充填材料抵抗变形能力最强;当采用连续级配方案时,n=0.4时的矸石充填材料抵抗变形能力最强.在试验基础上,提出了粗料在矸石充填材料抵抗变形的过程中,主要是起到了增加矸石颗粒间相互滑动的摩擦力的作用,而细料(粒径5 mm)则主要是起到充填矸石颗粒间空隙的作用.因此,为更好地提高矸石充填体抵抗变形的能力,应使矸石颗粒的粗料与细料相配合,从而有效提高原生矸石充填开采的充填效果.     

深孔分段爆破法掘进采空区充填井成井的研究

采空区掘进充填井是一次回采嗣后块石胶结充填采矿法的关键。如不解决,采空区将不断扩大,势必造成地压危害和残留空场硫铁矿矿石氧化自然发火。而新桥硫铁矿采空区已达10~4m~3以上。解决采空区充填井已是燃眉之急。采用SQZ-1型潜孔钻车钻凿深孔而后分段爆破成充填井的成功,既解决了新桥矿采空区充填问题,又解决了其他方法不能掘进采空区充填井的问题,对类似矿山有较大的推广应用价值。     

盾构隧道壁后注浆体固结变形特性试验研究

为了研究浆液在盾尾空隙中的固结变形特性,采用自制的壁后注浆体固结变形试验装置,对不同注浆材料、不同固结压力、不同土质条件和地下水压力条件下的浆液固结变形特性进行了试验研究.结果表明：随固结压力的增大,浆液的固结变形速率加快,最终的变形量也相应增大,且浆液的固结应变处于4%~12%;在砂土条件下的固结变形速率要远快于黏土条件,在砂土条件下1 h内变形即可趋于稳定,而黏土条件则需要5~6 h;随地下水压力的增大,浆液的排水速率减缓,最终的固结变形量也相应减小.     

钻井机器人偏心流道冲蚀实验及数值模拟研究

为解决大位移水平井连续油管钻井管柱屈曲的难题,提出了钻井液驱动的"钻井机器人+动力钻具"的连续油管钻井新方法.依据机器人外形尺寸、水力压耗、内部结构、加工制造等优化设计出了三段式偏心圆流道结构.提出了三段式偏心圆流道冲蚀分析方法,首先,建立了钻井机器人三段式偏心圆流道流固耦合冲蚀数值模型,分析了粒径参数、速度参数等对冲...     

公路下充填开采的相似材料及数值模拟研究

针对公路下大量压煤的实际情况,为尝试性地探索公路下采煤的合适方法,利用相似材料模拟实验对公路下充填开采进行了研究,通过实验得到了公路在充填开采状态下所产生的移动和变形值;同时利用有限元软件ADINA进行三维数值模拟,将数值模拟与相似材料模拟实验的结果进行了对比分析,并研究了开采时煤层倾角、采深对公路稳定性的影响.研究表...     

胶结尾砂充填体渗流特性的试验与模拟

通过耦合水力学方程和热传递方程建立充填体的渗流数学模型,将其导入COMSOL Multiphysics软件中分析充填体在养护过程中的温度、孔隙水压力和渗水率随时间的演变规律。实验室的充填体渗流试验研究结果验证该模型的有效性和适用性。通过数值模拟研究不同的充填体初始温度、灰砂质量比和养护温度对充填体渗流特性的影响。结果表明:充填体的初始温度和养护温度越高,灰砂质量比越大,其渗水率越少,对环境的影响越小。研究结论对于充填体的制备和养护具有一定的指导意义。