复杂地质矿区3种封孔工艺应用分析

复杂地质矿区水文地质条件较复杂,岩层孔/裂隙较发育,若采用的封孔工艺不合理,将导致煤层瓦斯压力测定结果不能准确反映煤层瓦斯实际情况的现象。针对上述问题,在贵州久益矿业股份有限公司宏宇煤矿5,6-1号煤层布置4组测压点、12个测压钻孔,每组测压点钻孔分别采用目前常用的注浆封孔、短胶囊+注浆封孔、长胶囊-压力黏液封孔3种封孔工艺进行瓦斯压力测定试验。根据试验结果分析了3种封孔工艺的应用效果,得出3种封孔工艺的适用条件:注浆封孔工艺适用于较深、岩石较细密且较坚硬的岩孔;短胶囊+注浆封孔工艺适用于倾角较大的下向钻孔;长胶囊-压力黏液封孔工艺适用于煤层顶底板岩石破碎或可能存在含水层处钻孔。     

基于M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪+套管法的穿多煤层测定瓦斯压力技术

针对穿多煤层条件下测定煤层瓦斯压力时存在的钻孔封孔段密闭问题、所穿多煤层段松软孔壁垮塌问题以及由于多煤层孔壁裂隙连通造成的压力区分问题,提出了一种基于M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪+套管法的穿多煤层测定瓦斯压力技术,阐述了该技术的原理及工艺,介绍了该技术在某煤矿煤层瓦斯压力测定中的具体应用。经煤层瓦斯压力间接计算法检验可知,该穿多煤层测定瓦斯压力技术能够准确、快速地测定煤层原始瓦斯压力,效果良好。     

新型封孔剂在含水煤层瓦斯压力测定中的应用

针对传统封孔材料在含水煤层钻孔经过裂隙带情况下应用时凝结时间长且容易收缩、干裂而导致密闭性差等问题,提出了一种在传统水泥浆基础上加以改进的新型封孔剂,并将其应用于某矿井高压注浆封孔工艺。应用结果表明,该新型封孔剂的凝固时间约为12h;采用该新型封孔剂封孔时煤层瓦斯压力测定结果较传统封孔材料可靠,且堵水效果更好。     

大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术及设备研究

针对大直径瓦斯抽采钻孔密封方法采用固体材料封孔初期密封效果好,但随着时间推移,存在封孔变形破坏后的钻孔抽采瓦斯浓度急速衰减的问题,提出了一种大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术。该技术利用膨胀水泥与非凝固膏体材料配合形成多段"固、液、固"结构,利用膨胀水泥材料形成三段固体封孔段,然后在不同抽采时间段在固体封孔段中注入非凝固膏体材料,实现了钻孔抽采全过程的有效密封及抽采不同时间段的二次、多次封孔。基于大直径钻孔孔周裂隙半径的理论分析结果,对最佳注浆压力和黏度的关系进行了数值模拟,研究了非凝固膏体材料封孔的相关技术参数,得到最佳注浆压力为1.2 MPa,最佳黏度为0.001~0.03 Pa·s。根据研究得到的注浆压力和黏度研制了一种封孔设备,设备利用"固、液、固"技术原理形成多段封孔结构,实现了固封液、液封气的抽采封孔模式。现场工业试验结果表明,大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术利用膏体材料具有随钻孔时空变化的特征,能有效解决固体材料封孔因钻孔变形而形成新裂隙,造成封孔失败、抽放浓度衰减过快的难题,且二次补浆后抽采体积分数能提升10%左右,有效提高了瓦斯抽采率。     

瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置研制及应用

瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道,基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法,研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情况,确定抽采钻孔失效原因和漏气通道位置;检测装置采用高稳压阻式压力传感器、激光甲烷传感器和荧光氧气传感器实现抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度检测,并采用1.5 m/节快接式25 mm薄壁不锈钢管作为取气管件,钻孔检测深度达30 m。现场应用结果表明,抽采管段检测参数变化稳定,说明抽采管未发生破损或接口漏气等,抽采管密封效果较好;在封孔段,距孔口9~18 m范围内存在多处不同程度的突变点,最大漏气通道在距孔口9~12 m范围内,说明原封孔深度不足,原封孔工艺无法有效密封漏气通道。将封孔深度增加至12 m,并采用“两堵一注”带压注浆封孔工艺,进行对比试验,结果表明,改进后试验钻孔整体抽采效果大幅改善,孔口瓦斯体积分数提升至55%以上,在距孔口12 m以深范围内瓦斯体积分数变化稳定,氧气体积分数近乎为0,漏气通道减少。试验结果验证了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置能够有效检测漏气通道,为有针对性地调整封孔方式和相关参数及后续改进工作提供依据。     

基于ATmega64L的煤层瓦斯压力监测仪的研制

针对传统瓦斯压力测定仪无法实时准确记录瓦斯压力的问题,文章设计了一种基于ATmega64L的高性能、低功耗的煤层瓦斯压力监测仪,给出了该瓦斯压力监测仪的软、硬件结构,并详细介绍了其供电电源、瓦斯压力测量、数据存储部分的电路和节电功能设计,以及压力测量功能模块的实现。该监测仪体积小、重量轻、操作简便,能够实现瓦斯压力的在线监测,同时该监测仪系统电路采用低功耗和本安设计,能够在不更换电池的情况下在井下长时间可靠地工作。     

基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统设计

针对目前煤层瓦斯压力监测存在测量精度低、数据传输不及时、设备部署不便等问题,设计了一种基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统。该系统测压节点通过多跳方式在6LoWPAN网络中选择最优路径,将实时采集的瓦斯压力数据传输至边界路由器,边界路由器通过工业以太网将数据传至地面服务器,同时地面设备可通过服务器查询指定区域测压节点的实时监测数据。测试结果表明,该系统可实时、准确地监测煤层瓦斯压力,具有较高的数据通信效率和稳定性,且功耗低。     

KWYJ-1瓦斯压力测定自动集成系统研究

传统的瓦斯压力测定仪采用指针式压力表测定瓦斯压力,提供的只是静态数据,不能记录和观察连续变化的动态压力数据。文章介绍了一种采用先进的计算机和仪表技术设计的瓦斯压力数字信息集成系统,该系统可实现瓦斯压力测定的自动化,具有稳定性好、可靠性高、维护方便等特点。该系统还可用于研究煤层中瓦斯的流动规律,对预防瓦斯事故具有重要意义。     

静补型无创食管曲张静脉测压仪的设计

为了克服穿刺测压的弊端,基于无创性测压原理,提出了一种新型无创食管曲张静脉压力测定仪;在气路中采用压力平衡室,在电路中采用DSP芯片作为采样和控制核心,在信号采样通道中使用一系列软硬件抗干扰技术;该系统运行稳定,测压过程中可有效排除心跳、呼吸等外界干扰;实验表明,该仪器能够比较精确地测定食管曲张静脉压,可应用于临床预测曲张静脉的出血。     

某矿顺层钻孔瓦斯抽采及布孔参数数值模拟

在综合考虑瓦斯流动惯性和滑脱效应的基础上,建立了瓦斯抽采流动模型。以松河煤矿15号煤层12150采煤工作面为工程背景,通过数值模拟分析了单一钻孔和多钻孔情况下瓦斯压力分布规律和渗透率变化情况,并结合钻孔抽采有效半径,得出了合理的抽采钻孔直径和钻孔布置参数。当单一钻孔瓦斯抽采240d时,通过比较钻孔直径为40,65,75,94mm时的瓦斯抽采效果,得出钻孔直径选取为65mm较为适宜。当3个钻孔在钻孔间距分别为3,4,5m时,进行不同时间段的瓦斯抽采的有效半径分析,得出当预抽采超过180d时,选用5m钻孔间距较为适宜;当抽采时间在120～150d时,选择4m钻孔间距较为适宜;当抽采时间少于120d时,选用3m钻孔间距较为适宜。煤层渗透率随抽采时间增加而逐渐增大,但增大幅度逐渐减小,抽采初期瓦斯压力梯度较大,大量吸附瓦斯解吸,瓦斯压力大于吸附膨胀应力,裂隙孔隙通道打开,此时煤层渗透率较大;抽采中后期,瓦斯压力持续降低,瓦斯压力相对吸附膨胀应力优势不大,孔隙裂隙增加量较小,造成在抽采中后期煤层渗透率增幅不大。     

深水表层钻井随钻压力与温度监测装置设计

深水表层钻井随钻压力与温度监测装置是监测深水表层钻井过程中井底当量循环密度（ECD）和循环温度的重要工具。通过深水表层钻井随钻压力与温度监测装置,现场技术人员可以实时掌握井下环空压力、钻柱内压和温度等工程参数,进而了解和分析井下工况,为深水表层钻井作业和动态压井钻井技术提供指导。设计的深水表层钻井随钻压力与温度监测装置以ARM为核心,利用数据采集技术和通信技术,实现了随钻压力与温度的采集传输。完成的深水表层钻井随钻压力与温度监测装置具有体积小、功耗低、抗振动和抗高温和低温的优点。监测装置已经在我国南海第一口深水井LW6—1—1井的领眼井中成功进行应用试验,验证了其在深水无隔水管钻井条件下的机械强度、稳定性、可靠性,测量得的数据能真实反映钻井工况。     

低透气性煤层顺层钻孔有效抽放半径的测定

针对长平煤矿3号煤层低透气性的特征,通过改进封孔工艺,采用聚氨酯-膨胀水泥二次封孔方式,利用孔压法对该矿顺层钻孔瓦斯有效抽放半径进行了测定分析,准确测出了该矿顺层钻孔的有效抽放半径为2.5m,避免了瓦斯抽放过程中可能出现的空白区和串孔、塌孔现象,为该矿瓦斯抽放钻孔的施工布置提供重要依据。     

基于蒸汽压方程下的管道煤气流量微机测量系统

基于水的蒸汽压方程下，建立工况下管道煤气流量新的计量模型，由该计量模型的应用可知，该模型中不再要求建立管道煤气中不同温度下所对应的水蒸汽饱和压力数据库，从而可以大大简化管道煤气流量计量软件，在流量计设计范围内可以快速难确地实现管道煤气流量实时在线计量。     

手指血压计的研制

介绍了一种对手指进行无损伤测量来获取血压信号的方法．手指血压计包括一个能同时测量力和脉搏波的复合传感器以及数据采集器和数据处理分析软件．该方法无需充气气袖因而使用非常简单和安全．     

航空发动机高压涡轮转子轴向位移径向测量技术研究

为解决航空发动机高压涡轮转子轴向位移测量难题,提出了一种轴向位移径向测量的方法。通过该方法,建立了轴向位移与径向测量参数的关系模型;研制了轴向位移专用校准装置并设计了轴向位移校准方法;构建了一套耐高温轴向位移径向测量系统,该系统采用耐高温测量探头,满足航空发动机整机测试环境和结构特点的测量要求;完成了测量系统整机试验验证,在地面试验过程中进行高压涡轮转子轴向位移测量,得到轴向位移随发动机转速的变化规律。     

多点压力测量消除干扰影响研究

本文针对改进的多点压力测量扫描阀及系统的特点,提出了即时校准技术,即除对传感器进行即时校准外,提出了一种消除测量过程中干扰影响的方法,本文还简略分析了制造工艺现状及所存在的问题。     

基于双处理器架构的地层压力测控系统设计

针对地层压力随钻测量困难、耗时等问题,以及工具下入困难、工具遇卡等潜在风险,提出了一种基于双处理器的随钻地层压力测量控制系统。在随钻过程中通过压力传感器测量井下压力,由主处理器TMS320F2812对地层压力值进行采集与处理;从处理器ATMEGA8对电磁阀进行智能控制,实现分流器、换向器与执行机构的协调配合,从而获得实时地层压力数据。实验结果表明：该系统实现了在井下高温、高压和强干扰的恶劣环境下对压力信号进行采集、分析、传输和存储,系统设计合理并具有较好的抗干扰性与实用性。