深地医学研究新进展

世界主要矿业大国相继进入深部开采,我国的深部资源开采也已经成为新常态。然而,深地作业环境,尤其是1 000 m以下,对矿业工人等深地作业人群的生理、心理以及病理的影响规律及其作用机制基本处于空白。基于前期的调研、初步研究成果,提出深地医学新概念;即系统研究深地环境因素对人的生理、病理以及心理影响程度及其潜在机制,也即深地的物质和空间健康效应,并探索对深地有害影响因素的防护措施,有益环境因素开发利用的专门学科。从医学视角深入分析了深井矿业工程作业环境的基本特征,本底辐射随深度逐渐下降、温度湿度随深度增加、氡气浓度尚在安全范围之内。发现矿井深部低本底辐射环境可以明显抑制正常细胞与癌细胞的生长速度,如喉癌细胞在地表培养2 d后细胞增加37.73%,而地下组仅增长7.53%,深部低本底辐射环境对癌细胞的生长速度抑制更胜正常细胞,且发现核糖体、线粒体可能是细胞应答深地低本底辐射环境主要细胞器。剖析了深部矿井矿工心理和作业环境的相关关系,深井矿作业工人的状态差于健康常人,约2/3的人群伴有睡眠问题,且其不佳的心理状况与井下的不良作业环境有关。提出深地医学未来迫切需要开展的前瞻性研究课题,为今后深地...     

深地煤炭资源流态化开采理论与技术构想

地球浅部煤炭资源逐步开采殆尽,煤炭资源开发不断走向地球深部。然而,面对深部地层环境与极限开采深度的限制,传统采矿学与力学等理论难以解决深部煤炭开采出现的技术难题,深部煤炭绿色安全高效生产面临严峻挑战。结合深地煤炭资源开发的未来趋势,提出深地煤炭资源流态化开采的颠覆性科学构想及流态化开采定义、目标与内涵,建立深地流态化开采的应力-温度-渗流-化学-微生物等多种作用机制的多场耦合模型与可视化理论,揭示煤炭流态转换的物理、化学与生物机制,建立深地煤炭资源的采、选、充、电、热、气一体化的物理流态化开采、化学转化流态化开采、生物降解流态化开采、物理破碎流态化开采等颠覆性理论和技术。在此基础上,提出"2025基础研究、2035技术攻关、2050集成示范"的战略实施路线,构建深地煤炭资源无人智能化的采选充一体化开采、热电气集成转化的流态化开采理论与技术体系,达到"地上无煤、井下无人"的绿色环保目标,实现深地煤炭资源开采的颠覆性变革。     

基于PFC3D的深地高温高压钻进模型的构建

深地钻井是开展科学研究与资源开发的核心手段之一,地球深部的高温高压环境给深井的钻进造成一定影响。本文从高温高压钻进井壁裂隙发育问题入手,运用离散元软件PFC3D开展钻进模型的构建,通过颗粒粒径选取、接触模型选择、模型细观参数标定、热力耦合计算、钻头模型设计等流程,实现了对深部岩体特性和地层特征以及适用钻头的有效模拟,建立了深地高温高压钻进模型。为深地钻井工艺选取、参数设计、钻头钻具选用、轨迹设计等方面的研究提供一定的思路与理论支持。     

我国启动深地资源勘查开采专项研究

为贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》提出的资源勘探增储要求和《找矿突破战略行动纲要(2011~2020年)》等相关部署,科技部会同国土资源部、教育部、中科院等部门和相关省(自治区、直辖市)科技主管部门制定了国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项实施方案。专项主要包括成矿系统深部结构与控制要素、深部矿产资源评价理论与预测、移动平台地球物理探测技术装备与覆盖区勘查示范、大深度立体探测技术装备与深部找矿示范、深部矿产资源勘查增储应用示范、深部矿产资源开采理论与技术、超深层新层系油气资源形成理论与评价技术7项科研任务。专项将形成3000 m以浅矿产资源勘探成套技术能力、2000 m以浅深部矿产资源开采成套技术能力,储备一批5000 m以深资源勘查前沿技术,油气勘查技术能力扩展到6500~10000m,加快“透明地球”技术体系建设,提交一批深地资源战略储备基地,支撑扩展“深地”资源空间。     

超深水平井钻井技术在塔里木DH1-H2井的应用

深层油气是各油田的勘探重点，也是今后资源接替的重要保证。超深水平井技术的应用发展了普通水平井钻井技术。深部地层尚有大量石油资源，需要采用深井进行勘探和开发，超深水平井具有自身经济优势，进一步提高超深水平井钻井技术水平．为油气主业实现跨世纪的发展积蓄后劲，具有重要意义。     

科学超深井硬岩取心关键技术

科学超深井是人类观测深部地球的"望远镜"。获取典型区块的原状岩心,建立高分辨率的地层剖面及其物、化性剖面,是科学钻探的最主要的目的之一。在深部钻探中,钻头驱动方式和岩心提取方法,是影响工程能源消耗、施工周期和工程经费的关键因素,从多方面阐述了科学超深井取心钻进多项关键技术和难点,并提出了针对性的解决方案和研究方向。     

深孔超深孔岩心钻探的若干问题

深孔、超深孔岩心钻探是了解地壳深部地质构造，调查与开发地壳深部资源的重要手段。为了探索地球内部组成，开发利用地下热能及油、气、水等资源，近十余年来，美国、苏联都打了一批深井和超深井。在岩心钻探方面，南非打的钻孔最深，其中有一个孔达到了4576.8米，日本打的钻孔较南非稍浅些，最深为3030米。我国的岩心钻探最深孔为2503.86米。可以预料，随着我国社会主义建设事业的不断发展，今后深孔及超深孔岩心钻探任务，必将越来越多，越打越深。深孔和超深孔岩心钻探的课题已经摆到了我们的面前。怎样打好深孔，这是一个急待我们研究解决的问题。本文就山东省地质局近年施工的二十几个深孔和超深孔经验，对深孔、超深孔岩心钻探若干技术及管理问题等，发表一些意见与同志们讨论。     

三山岛金矿2005 m超深竖井深孔爆破技术

根据三山岛金矿2005 m超深竖井建设的工程技术条件和井筒穿越地层工程地质条件,对深竖井施工中的凿岩设备选型、爆破参数设计、爆破施工等方面进行了研究和实践探索。提出了双联伞钻钻凿大直径（54mm）深孔（5.5m）、导爆管起爆（半秒延期）、光面爆破以及爆破施工中的关键技术要素,设计出合理的爆破参数。三山岛金矿2005 m超深竖井采用上述关键技术取得了良好的爆破效果,炮孔利用率达到85%,循环进尺达到4 m,月进尺超过100 m,可为同类型深孔爆破技术提供参考。     

超深水平井摩阻扭矩分析及水力学计算

超深水平井钻井技术已成为开发深层油气藏的重要技术手段,超深水平井侧钻段和水平段的施工过程较常规水平井存在着更大的风险和难度。合理预测和控制摩阻/扭矩,合理选择泵压和排量对于超深水平井的安全高效钻进至关重要。建立和利用软杆模型对超深水平井侧钻造斜段进行了摩阻扭矩分析;建立和利用深井小井眼水力学模型对超深水平井水平段进行水力学计算,并以目前国内垂深最深的超深水平井元坝XX井为例,验证了所建立理论模型的合理性和可行性,其计算结果在工程应用上具有较高的精度,对超深水平井侧钻段和水平段施工具有较强的指导性。     

露天台阶爆破开挖合理超深研究

合理的超深可以有效避免根底,改善爆破效果。为了研究超深对爆破效果的影响机理以及台阶开挖爆破合理的超深取值,基于某负挖工程实况,通过ANSYS有限元软件建立露天台阶三维模型,再利用LS-DYNA后处理软件模拟台阶开挖爆破的应力场分布规律,根据数值模拟所获取的有效应力时程曲线和损伤图,探究多因素联合作用下露天台阶开挖爆破的合理超深,并甄选出适用于该工程的最优爆破参数方案。最终选定孔网参数为2.5 m×2 m、孔径90 mm和无超深时,该爆破工程效果最佳。     

辽宁丹东3000m科学深钻施工技术

辽宁丹东3000 m科学深钻项目是国家重点研发计划“辽东/胶东矿集区深部矿产勘查与增储示范”项目下设子课题的核心任务工程。本文介绍了辽宁丹东3000 m科学深钻的施工概况及其应用的多项关键技术。通过采用HXY-8VB改进型变频立轴钻机、加长钻具配套防堵内管及快速打捞矛等新机具,开展高效金刚石取心钻头研究及应用,进行深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理系统的应用,优质高效的完成了全部钻探施工任务,创造了辽东地区非煤固体矿产勘查第一深孔纪录。为验证该地区成矿条件,评价区域3000 m以浅金资源潜力提供了有力支撑,同时,也为特深孔钻探施工提供了技术借鉴。     

DREAM——国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项解析

国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点专项(简称"深地专项",英文缩写DREAM)是我国实施深地科技战略的重要载体。分析了深地专项启动的战略意义和我国深地资源科技需求。深地专项从我国深部资源勘探开采领域在基础理论、技术装备和示范应用方面的核心研发需求出发,按照"提高深部资源时空分布规律认知,提升深部资源勘查评价与开采能力,促进深部资源能源发现与开发"的思路,共设置了"成矿系统的三维结构与控制要素"等7项任务。详细介绍了各项任务的研究重点,分析了专项承担单位和研究经费的分布情况,简述了专项的管理工作机制,并对今后的工作进行了展望,为相关科研和管理工作提供了参考。     

采用TXB-1000型钻机施工超深孔的技术

根据新汶矿区深部勘探的需要,近年来新矿集团勘探公司在现有设备基础上大胆进行技术改造,采用TXB-1000型千米钻机完成孔深1 500 m以下的煤田勘探超深孔30余个,最大孔深达到1 732.30 m,在挖掘设备潜力、科学安全施工方面进行了有益的探索。     

SinoProbe-05深部探测项目钻探技术问题总结与对策研究

为满足深部找矿和地球科学研究的需要,近几年,深度超2000 m钻孔数量在不断更新,岩心钻探深度记录也在不断打破。深部钻探由于科学目标更高、钻遇地层更多,压力层系复杂、钻进时间更长等客观实际,对钻探装备、工艺技术和管理提出了新的要求。针对不同地域和区块,深部钻探均有不同的典型难点问题和技术挑战性。SinoProbe-05深部探测项目自2009年启动以来完成了西藏罗布莎、甘肃金川、云南腾冲、安徽庐枞、安徽铜陵和于都赣县等钻探任务,通过集成该深部探测项目过程中的技术问题,从装备、工艺、材料到机具等10个方面总结了该深部探测项目的成果,并结合近几年国内其他深部钻探项目一些经验,进行了策略研究和风险规避探索。     

深部采动响应与灾害防控研究进展

掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问...     

深部科学钻探钻杆接头优化措施

地球深部探测对提高我国勘探开发深部资源能力和深部地质研究水平及地位是不可或缺的,深部科学钻探是唯一准确地获取深地实物资料的工程方法。钻杆柱作为深部科学钻探技术的核心与关键,其管柱规格组合与钻杆接头选配决定着钻杆在平衡其自重后的剩余强度和应付孔内复杂情况的能力,尤其是作为连接各钻杆柱短节的钻杆接头的性能直接决定着钻杆柱的使用极限深度。本文从产品类型、结构特点等方面对国内外高性能石油钻杆接头进行了梳理,分析了现有钻杆接头存在的不足与失效的原因,提出了钻杆接头结构改进方案,对提高钻杆柱的可靠性与安全性,延长钻杆使用寿命,使其更好地应用于深部科学钻探,具有一定的科学意义与工程价值。     

破解大采深、高地压技术难题

大采深、高地压开采技术研究是困扰国际、国内的难题。目前，河北金能集团金牛股份邢东矿与重点院校共同探索研究，破解了该矿大采深、高地压开采技术难题，并被专家定义为“高度让压、强力支护、预留断面、二次支护”原则，很好地控制住了大采深、高地压下巷道变形问题，为同类型矿井提供有力的科学参考价值。[第一段]     

我国铀矿第一科钻在相山开钻 设计钻深2500m

《中国矿业报》消息(2012-08-04)由中核集团核工业北京地质研究院承担的我国铀矿第一科学深钻日前在江西相山地区正式开工,这标志着我国铀矿地质勘查工作由地表浅部向深部迈出了实质性步伐。据了解,相山科学深钻项目是国家国防科技工业局批复下达的核能开发科研项目,将完成一个2500 m深的科学钻     

科学钻探——钻探技术发展的机遇和挑战

科学深孔和超深孔形成通向地壳较深部位的通道，使人们能直接、真实和客观地了解地球的深部地层情况。因此，有人称它们为“伸入地壳的望远镜”。对于发展地球科学和勘查技术来说，建造此种“望远镜”意义重大，但其代价和难度也非同寻常。专家认为：钻进10—15km超深孔的难度不亚于发射人造地球卫星。     

深煤层储层物性随深度变化规律研究

通过对淮南望峰岗矿、开滦赵各庄矿和开滦唐山矿煤样的工业值分析,来研究煤样水分、挥发分、镜质体反射率与埋深的关系。综合分析深部煤层气开采过程中含气量与以上物性的关系,在实验数据分析的基础上,形成深煤层条件下高温度和高地应力对储层物性影响规律的新认识,从而为沁南盆地深部煤层气开发提供理论依据。