急倾斜薄矿脉安全高效开采方法的选择

针对上下盘围岩不稳固急倾斜破碎薄矿脉,提出分段矿房嗣后充填法、分段凿岩阶段出矿嗣后充填法、无底柱分段崩落法等三种可行的采矿方法。通过技术指标、效率、优缺点等多方面比较和分析,最终选择采用无底柱分段崩落法开采该矿脉。     

砾石充填防砂试验的出砂演化规律分析

出砂现象是泥质粉细砂水合物储层开采中常见的一种不利因素,其岩层、充填砾石的渗流特征变化直接影响着演化机理。基于泥质粉细砂水合物储层和砾石充填防砂结构,采用自行研制的防砂试验系统对出沙现象进行全程和分段(2、4、6、8 min)模拟,测定和研究了气-液渗流特征和出砂现象;并对全程和分段试验所形成的储层泥膜和防砂结构进行微观结构、含水量、密度的测量。全程防砂试验的结果显示,整个过程可分为4个阶段,即为初始渗流阶段、稳定渗流阶段、快速渗流阶段、和无液体渗流阶段。对比全程试验和分段试验,其气-水渗流特征具有相似性,其渗流规律几乎不受时间影响。泥质粉细砂储层的渗流规律具有分层的特征,储层中液体分层发生了运移并导致了土层的固结,形成了不同稳定性的固结圈,即为稳定、较稳定、弱稳定泥膜固结圈,和无扰动储层。出砂演化规律为:储层液体稳定渗流→液体携带细粒固体颗粒运移→储层细粒侵入防砂结构→气水加速渗流→大量出砂→形成泥膜与防砂砾石共同作用的阻砂结构。     

平行四边形采场结构上行分段充填法的数值模拟

在分析分段充填法的应用现状及存在问题的基础上,以鲁中冶金矿业集团公司莱新铁矿为背景,综合考虑采场矿岩冒落特征,尽可能提高回采效率和爆破效果,避免采准巷道布置在充填体内等因素,提出了平行四边形采场结构的上行分段充填采矿方法,应用2D-σ有限元程序对其进行了数值模拟研究.研究结果表明:该方法在回采过程中不出现拉应力和较大应力集中,围岩应力周边分布均匀;回采后除下部充填体出现局部塑性区外,两边围岩及顶板不出现塑性区,说明莱新铁矿在破碎的厚大矿体中采用该方案是可行的.对比分析不同分段高度下围岩应力和塑性区分布,并考虑工艺要求,确定分段高度为10 m;考虑对相邻矿房回采的影响,提出充填体强度应在1 MP...     

基于协同回采的深部厚大矿体分段充填采矿法

针对预控顶分段充填法在深部开采存在的预控顶巷道掘进工序繁杂、顶板易受爆破震动影响等缺点，本文提出垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法(协同回采分段充填法)。该方法通过改变顶板支护工序的顺序，将预控顶变为后压顶，能够有效地解决顶板围岩稳定性问题。进而对协同回采分段充填法进行优化研究：一方面，通过 SURPAC 到ANSYS的模型转换技术，进行采场稳定性数值分析，获得最佳的结构参数；另一方面，通过分区出矿分区支护的方式，解决两帮支护不到位和出矿效率低的问题。将该方法应用于新城金矿V#矿体开采，结果显示顶板岩移量显著减小，且各项经济技术指标均得到改善，实现了高应力条件下厚大矿体的安全高效开采。     

立式砂仓断面积和高度研究及应用

基于室内实验、集料供排平衡理论、流体动力学理论,提出立式砂仓断面积和高度的计算模型.断面积计算模型的核心是有效沉降速度,通过沉降规律分析,提出有效沉降速度为干涉沉降结束时液面下降高度与沉降时间之比.高度计算模型由压缩层、沉降层、溢流层、储砂空间和稳定放砂高度组成,核心是压缩层高度计算,应用流体动力学理论提出压缩层高度和砂浆浓度的关系式.以某矿立式砂仓为例,计算得到立式砂仓直径D为10 m,砂仓高度H为26.5 m.现场试运行结果表明:砂仓底流体积分数可达44%(质量分数69%),溢流水体积分数控制在3%以下,浓缩效果良好.     

深孔分段爆破成井技术在南方某硬岩型铀矿山充填井掘进中的应用

南方某硬岩型铀矿山棉花坑矿井200 m中段43线的充填井,由于靠近构造带,其围岩较破碎,再加上含水量大,因而贯通地表的安全条件差,普通天井掘进法难以应用.为此,采用深孔分段爆破成井技术掘进该充填井.本文介绍了采用深孔分段爆破成井技术掘进该充填井的方案设计和施工技术.     

疏松砂岩油藏砾石充填防砂参数优化技术研究

一般地,疏松砂岩油藏成岩性差,泥质含量高,出砂严重,筛管砾石充填防砂是维持油田开发生产的主要工艺。地层出砂粒径发生变化后,生产过程中地层砂进入充填砾石层产生了互混,使油井产液量逐渐下降。在研究地层出砂粒径分布的基础上,在套管外地层亏空处充填砾石粒度中值突破传统的5—6倍地层砂粒度中值的常规做法,以实验为基础,选择了3—4倍地层砂粒度中值的充填砾石,可降低砂砾互混的概率。结合分级充填技术,在现场应用中取得了很好的效果。     

戈壁砂和棒磨砂骨料充填料浆管输特性试验

基于利用戈壁砂替代棒磨砂骨料来降低充填采矿成本的目的,开展两种骨料充填料浆管道输送特性试验。首先进行戈壁砂和棒磨砂两种骨料的粒径级配分析,结果显示两种充填骨料的粒径级配基本相同。然后采用L管试验装置,对两种骨料的充填料浆进行流变特性对比试验。结果表明:在相同条件下,当质量浓度小于82%,两种骨料充填料浆流变特性不存在本质上的差异;当料浆质量浓度大于82%时,戈壁砂充填料浆流变特性优于棒磨砂;当充填管径大于130mm时,两种骨料充填料浆流变特性基本相同;当充填管径小于130mm和质量浓度小于82%时,戈壁砂充填料浆流变特性优于棒磨砂。由试验结果可知,当料浆质量浓度小于82%和管径小于130mm的管道输送条件下,戈壁砂替代棒磨砂充填料浆的管输特性没有变化。采用高浓度和大管径管道输送时,戈壁砂充填料浆更有利于管道输送。由此表明,金川矿山充填采矿中利用廉价的戈壁砂替代棒磨砂骨料,能够降低充填成本,提高充填采矿经济效益。     

安徽某铁矿山的絮凝沉降方案实验研究

安徽某铁矿山采用立式砂仓浓密沉降制备全尾砂原料膏体,制备过程出现了立式砂仓底流浓度低,溢流水跑浑等问题.为解决立式砂仓浓密存在的一系列问题,矿山拟采用深锥浓密机方案改造立式砂仓,需对全尾砂絮凝沉降方案开展实验研究.本次实验的絮凝沉降效果以上清液的澄清度、絮凝沉降底流浓度和沉降率三项指标综合考虑进行判断.实验第一步骤通过4种分子量的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)沉降效果比较,优选出1 200万和1 600万的APAM最佳分子量方案;第二步骤实验确定最佳絮凝剂添加量,实验结果表明,分子量1 200万最佳添加量为10 g/t~20 g/t,分子量1 600万最佳添加量为20 g/t~30 g/t.本次絮凝沉降实验方法将全尾砂浆上清液的澄清度作为主要判断指标之一,满足了回水再利用的要求,对节约水资源和降低充填成本具有重要的意义.     

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。     

砾石充填防砂工艺参数优化设计

砾石充填防砂已经成为目前主要的防砂工艺,主要包括管内砾石充填、高压一次充填、涂敷砂人工井壁等防砂方法.砾石尺寸、携砂比、泵注排量等参数的设计是影响此类防砂工艺成败和防砂效果的主要因素.通过砾石层孔喉结构计算机模拟,以孔喉结构分布曲线与地层砂粒径分布曲线接近且略小的砾石作为最佳挡砂砾石,研究出一套新的砾石充填井砾石尺寸优选方法,提出了具体的携砂比、泵注排量、机械筛管尺寸的设计方法.对涩北某气井进行了高压砾石充填设计,施工后防砂效果较好.     

端部脱砂压裂充填防砂设计及其在涩北气田的应用

介绍了端部脱砂压裂充填防砂机理,考虑压裂增产比和挡砂效果,研究了压裂充填防砂砾石尺寸的选择思路和方法.以实现端部脱砂从而产生短而宽的充填裂缝为目的,对脱砂时间、脱砂浓度、加砂时间、加砂浓度以及施工泵注程序等压裂防砂施工参数进行了优化设计.该套防砂工艺及设计方法在涩北气田应用13井次,防砂增产成功率为85%,防砂后产量平均增幅41.9%,防砂效果良好,达到了防砂与增产的目的.     

关于发展“分层上行水砂充填走向长壁式”采煤的几个问题

经常注意改善采煤方法,对提高劳动生产率、减少资源损失与降低成水,起着极其重要的作用。尤其对刚成长起来的也是开采特原煤层主要方法之一的分层上行水砂充填走向长壁式采煤法更为重要。 东北煤矿,到1954年末(12月份),这种方法的产量占水砂充填采煤产量的36.3％;占井下采煤总产量的8.8％;年末比年初其产量增加1.5倍。说明这种方法一年来增长是很快的。特别值得提出的是分别在阜新高德西八坑、新邱五坑的砂底上试验并证实了联合采煤机与截煤装煤机采煤的初步成功,已把它的基本程序机械化由理想变为事实;同时,由於抚顺工作组的帮助在西安,阜新又试验成功了在一个班内完成65～70公尺工作面的充填准备与充填工作;阜新新邱五坑、高德西八坑又创造了充填与采煤平行作业法。所有这些,是技术革新运动中的重大收获。对发展这种方法具有非常重要的意义。     

镁橄榄石砂在大型铸钢件中的应用

介绍了镁橄榄石砂在大型铸钢件中的应用情况,为解决大型铸铜件的表面化学黏砂,结合生产实际。提出了将铸件原砂由石英砂改为镁橄榄石砂,并确定出合理配制镁橄榄石砂的工艺,使所生产的大型铸钢件的表面化学黏纱现象得到彻底消除。     

提高水砂充填能力的经验

阜新局五龙矿用水砂充填采煤法已有几十年历史,先后开采了两个水平,十多个采区,矿井有60%的产量是用这种采煤法开采出来的.在生产实践中,该矿为提高充填能力,对充填系统进行了反复研究和不断地改进,保证了回采工作面正常推进,提高了矿井回采率、维护了海州露天矿边坡,并积累了丰富的经验.值得借鉴.     

砾石充填井堵塞机理实验研究

用物理实验方法模拟了砾石充填井的渗流过程。在填砂管中沿渗流方向设置阻挡地层砂的砾石防砂网，注入带有一定地层砂微粒的流体。通过观测堵塞的位置和各渗流段的粒度组成的变化来研究砾石充填井的堵塞机理。实验结果表明，堵塞发生在油-砂界面上，而油-砂界面形成的主要原因是井中砾石充填不紧实。因此，为了延迟堵塞出现的时间，应尽可能采用高紧实度的充填方法，如压裂充填。在消除堵塞时，应从消除油-砂界面上的人口滤饼来考虑。     

铀尾砂胶结充填体三轴压缩试验及非线性强度准则研究

充填采矿法是矿山开采的重要施工方法,探究尾砂胶结充填体回填采空区后的强度特性具有重要的理论研究和工程实际意义。以铀尾砂胶结充填体为研究对象,研究砂灰比和围压对胶结充填体力学性能的影响。随后基于三种强度理论,以试验数据为基准,对不同砂灰比铀尾砂胶结充填体强度进行预测。结果表明：砂灰比对尾砂胶结充填体的力学特性有较大的影响;砂灰比为4,围压小于4 MPa时,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变软化型,砂灰比大于4,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变硬化型。黏聚力和内摩擦角随着砂灰比的增大而减小,逐渐趋于平稳,并呈指数下降趋势。Rocker准则公式简单,能精准地预测不同砂灰比条件下铀尾砂胶结充填体的强度。提出考虑砂灰比的铀尾砂胶结充填体的Rocker强度准则,并验证其具有良好的预测效果。研究成果为矿山充填开采提供了有益的参考。     

粉细砂岩油藏防砂井堵塞规律研究及充填参优化

粉细砂岩油藏的纵向层系较多,层间矛盾严重,出砂堵塞影响提液生产效果。在现有斜直井产能模型的基础上,对筛管、环空充填层、挤压充填层和储层的渗透率细化描述,改进了机械防砂表皮系数公式。通过室内实验分析了防砂体系堵塞规律,认为随着驱替注入量和驱替流量提高,防砂体系堵塞加剧,渗透率最大下降40%。储层颗粒进入套管内,堵塞环空砾石与防砂筛管,导致表皮系数急剧上升,产能下降超过80%。扩大挤压充填半径能够将微粒阻挡在远离井眼的位置,有助于保持油井产能。对分层防砂井充填半径进行优化分析,发现在中低渗透扩大充填半径能够改善层间动用效果。对盘二沙三下区块的防砂井充填参数优化,对渗透率较低的S4层扩大充填半径,措施后油井液量保持稳定,日产油提高9.56t。     

急倾斜破碎矿体采矿方法改进与顶板再造设计

 用沙坝矿急倾斜破碎矿体属于难采矿体。由于矿体破碎,脉内凿岩巷道难以进行支护,作业环境安全性差。对急倾斜破碎矿体现场条件进行调查研究后,在原预护顶分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法基础上加以改进,采用再造顶板下向分段交错充填法。该方法在分段上部再造1个钢筋混凝土顶板;且上下分段矿房矿柱交错布置,可对上部矿体起到部分支撑作用,有效防止了上部破碎矿体垮落,工人可在顶板护顶下进行安全高效作业;由于分段高度增加,凿岩效率得到进一步提高,采场生产能力并未由于顶板再造工序的增加而降低,可满足矿山生产需求。     

砾石充填防砂工艺参数优化设计

砾石充填防砂已经成为目前主要的防砂工艺，主要包括管内砾石充填、高压一次充填、涂敷砂人工井壁等防砂方法。砾石尺寸、携砂比、泵注排量等参数的设计是影响此类防砂工艺成败和防砂效果的主要因素。通过砾石层孔喉结构计算机模拟，以孔喉结构分布曲线与地层砂粒径分布曲线接近且略小的砾石作为最佳挡砂砾石，研究出一套新的砾石充填井砾石尺寸优选方法，提出了具体的携砂比、泵注排量、机械筛管尺寸的设计方法。对涩北某气井进行了高压砾石充填设计，施工后防砂效果较好。