偏心分层注水管柱细分层注水层间距离条件探讨

以偏心分层注水管柱为例，对油田细分层注水管柱井下工具位置及层间距离进行了探讨，通过理论计算，分析在设定的管柱深度及温度、压力下，偏心分层注水管柱在施工和工作过程中由于管柱悬重、压力、温度等因素产生的伸缩变形，提出了管柱适应的层间距离条件，并对井下工具在井下的合理位置进行了确定。     

打水泥塞固井技术探讨

采用近平衡法打水泥塞时,容易出现混浆、U形管效应等问题。通过调整水泥浆性能,使整个浆柱结构稳定;调整注水泥浆和顶替钻井液的速度控制U形管效应;计算出上提钻具时钻井液上升的高度;这样在设计水泥浆的结构时,通过平衡塞法提高打水泥塞的成功率。     

罗河铁矿凿岩硐室条柱破坏原因分析

罗河铁矿采用垂直深孔阶段空场嗣后充填法进行采矿,开采过程中经常出现凿岩硐室之间预留条形矿柱发生破坏的现象.为了找出条柱破坏原因,针对现场情况,对-455 m水平凿岩硐室条柱爆破影响效应进行动力数值模拟研究,分析凿岩硐室条柱在动载荷条件下的次生应力、变形、位移、破坏接近区和塑性区等特性.研究表明,条柱大面积片帮破坏主要是...     

煤体集中应力区注水卸压技术研究

为了深入研究采煤工作面煤体集中应力区注水卸压技术,针对深矿井高应力集中区巷道易变形及冲击地压等问题,采用FLAC-3D数值模拟软件对煤体应力集中区进行了不同注水方案下煤体湿润范围及卸压效果模拟研究,结果表明在距切眼10m处每隔15m三个注水孔同时采用动压注水,注水时间不低于24h,采煤工作面应力集中区的煤体湿润面积最大,应力得到较好的转移或释放。通过现场应用,验证了模拟方案的合理性,并使注水参数得到优化。     

疏水沉降下井壁次生地压及附加力分布规律

根据表土沉降过程中立井井壁的受力变形特点,将立井井壁的变形区域划分为塑性变形区和上、下弹性变形区,并针对3个变形区利用轴对称原理、弹性薄板理论和静不定问题的方法进行了力学上的计算分析,获得了每个区域的次生地压和井壁附加力的解析式及分布规律,计算结果与实际观测结果基本吻合。     

运输顺槽过陷落柱施工方法探讨

凌志达煤矿15208工作面顺槽过陷落柱时,顶板较软、易碎裂、片帮掉块。经分析采用爆破施工方法直接过陷落柱,采用锚杆支护,对支护参数进行了计算分析。现场检测表明,锚杆支护效果较好,锚固区范围内的围岩离层、滑动等变形得到比较有效的控制。     

深部矿床上行式开采采场参数优化数值模拟

环境复杂“三下”矿床开采引发的岩层变形威胁到地表建构筑物的安全。以典型的“三下”矿山金口岭深部矿体开采为例,采用定量与定性相结合的方式,对金口岭深部矿体上行式开采25组不同采场结构参数下地表变形特性进行了数值模拟。结果表明,上行式盘区点柱式上向分层充填采矿法对保护地表建构筑物安全极为有利,当采用盘区长度为70 m、顶柱厚度为6 m、间柱宽度为6 m、点柱尺寸为4 m×4 m、点柱间距为12 m的结构参数时,地表倾斜值为-0.18 mm/m,曲率值为-0.003×10^-3/m,水平变形值为0.11 mm/m,参照《GB 50771-2012,有色金属采矿设计规范》,均小于地表建构筑物所允许的变形值。     

煤矿陷落柱突水的变形-渗流-冲蚀耦合模型及应用

为揭示煤矿陷落柱突水机理并为其突水防治提供理论依据,基于双重孔隙介质渗流理论,将陷落柱视为由岩块骨架、流体、裂隙充填物3种介质构成,分别推导了其运动控制方程,给出了裂隙演化控制方程,建立了多场耦合的陷落柱突水变形-渗流-冲蚀力学模型。结合研究矿区地质条件,运用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics将力学模型数值化,模拟研究了陷落柱内裂隙开度、颗粒体积浓度、涌水量等随时间的变化规律,数值再现了煤矿底板承压陷落柱突水发展的全过程。研究结果表明:(1)数值模拟得到的陷落柱涌水量曲线与实测数据吻合较好,验证了本文建立的陷落柱突水变形-渗流-冲蚀耦合模型的正确性。(2)在骨架变形-水渗流-充填物颗粒冲蚀迁移耦合作用下,陷落柱内充填物颗粒液化并迁移流失,部分裂隙不断扩展并贯通发展成为优势导水通道,导致陷落柱涌水量急剧增大并引发了突水事故。     

某矿采场稳定性分析及结构参数优化

某矿为薄层状矿体,矿体之间存在以泥质粉砂岩为主的软弱夹层,采场稳定性较差,不利于矿山安全生产。课题组应用3D-σ软件对矿区采场建立三维模型,对2种开采方案、3种采场结构参数进行数值模拟,计算和分析采场回采过程中矿岩体的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况,判断采场的稳定性。数值模拟计算结果表明：采场和中段之间均留2 m的连续间柱和顶柱是非常有必要的,抑制顶板变形破坏有明显的作用,但是仍然无法控制采场顶板的破坏;在采场内留2 m×2 m点柱的条件下,点柱间的矿块跨度控制在6 m以内能保证顶板的稳定。通过安全率回归方程计算得出：在满足安全率大于1.15时,点柱间矿块的合理跨度应小于6.027 m。同时为提高采场矿石的回采率,综合考虑最终确定点柱间的矿块跨度为6 m,能达到安全与经济的有效平衡,研究成果为该矿山的安全生产提供理论性指导意义。     

煤层钻孔瓦斯抽采与注水降尘一体化应用

本文应用理论分析、数值模拟和现场试验的方法研究煤层钻孔瓦斯抽采与注水降尘一体化效应,得出在煤层瓦斯压力为0.63MPa,工作面孔隙率0.069,煤层渗透率为1.5×10~(-3)μm~2,在钻孔直径95mm,抽采负压为13kPa时,80m深的瓦斯抽采钻孔有效影响半径为3m,对相同钻孔进行注水降尘48小时后,注水湿润半径为6m。从实际的注水降尘效果可以看出,不同工序下的降尘率均超过了56%,降尘效果明显,实现钻孔"一孔两用"的目标。     

软岩巷道围岩破坏特征的中间主应力效应研究

为了研究中间主应力对软岩巷道围岩变形的影响机制,以淮北矿区朱仙庄矿Ⅱ1053工作面软岩运输巷为工程背景,在地应力原位测试的基础上,采用FLAC3D软件构建了不同中间主应力条件的数值计算模型,开展了软岩巷道围岩破坏特征的中间主应力效应研究。结果表明:中间主应力的改变,使巷道开挖后的应力分布、表面位移与塑性区发育情况都呈现一定的阶段性特征,表现出明显的"区间效应"。现场监测数据及钻孔窥视表明,该模型能反映现场实际情况。     

斜井管柱摩擦阻力和轴向载荷计算

在斜井中，考虑了方位角的变化，建立管柱受力平衡方程，推导出斜井中下管柱和提管柱时摩擦阻力和轴向载荷的简化力学模型，分析计算了下管柱和提管柱时摩擦阻力、轴向载荷以及管柱轴向变形等重要参数的解析公式。实例计算分析表明摩擦阻力和轴向载荷的计算结果可以为钻井设备选型、优化管柱参数和井身结构提供可靠依据。     

浅埋缓斜煤层回采巷道合理煤柱宽度设计

探讨了煤柱的受力情况及煤柱的极限承载能力,通过极限平衡理论塑性区计算模型得出最小煤柱宽度,并用数值模拟分析了尺寸效应对煤柱塑性区宽度、应力分布及巷道变形的影响.     

陷落柱影响采场围岩破坏和底板突水的数值模拟分析

为探讨陷落柱在围岩破坏及突水中所起的作用,采用FLAC^3D模拟分析了陷落柱影响下采煤工作面推进的全过程．采动影响下采场围岩的应力应变数值模拟充分说明,陷落柱的存在使底板的应力应变分布极不均匀,应力集中系数增大,陷落柱附近位移明显,远离陷落柱其影响逐渐减小,但对底板岩层破坏范围及破坏形式影响较小;陷落柱顶面上方岩层的应变较大,与周围不协调,容易产生局部剪切变形．陷落柱边壁、工作面底板压缩区与膨胀区的分界线重合在一条线上时,是剪切破坏的最佳状态,最容易发生底鼓突水．陷落柱影响下的底板破坏深度为15—18m．     

深水管柱载荷受力分析

系统调研了国内外的深水钻井管柱力学理论研究与实际应用现状,对深水钻井管柱尤其是隔水管的自重、张紧力、内外压及其在水下所承受的各种环境载荷进行了分析,为研究深水钻井隔水管的强度、变形及环境载荷提供了依据。     

采动影响巷道弱胶结层状底板稳定性分析与控制对策

针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究。结果表明:井田内含煤岩系成岩程度低,胶结程度差,顶底板岩层层理发育,巷道围岩具有产生大变形的倾向。在采动影响下,巷道呈显著的非对称性变形破坏,实体煤侧肩角、煤柱侧底角和底板是大变形频发区域,巷道收敛以底臌为主;由于工作面位置的动态性和弱胶结软岩的蠕变性,巷道底臌具有典型的时空特性。基于弹性理论,建立采动影响下横观各向同性底板力学分析模型,推导获得层状底板任一点的真实应力状态,准确反映了层状底板非对称应力分布特征。根据摩尔-库伦准则,获得层状底板破坏判据,采用Matlab计算得到底板非对称马鞍形破坏形态。上覆岩层关键岩块回转变形所产生的偏载效应使围岩主应力方向发生偏转,主应力偏角越大,塑性区非对称性扩展越显著,围岩破坏具有显著的方向性,垂直于最大主应力方向围岩破坏程度更大。针对强采动弱胶结层状底板非对称破坏特征,提出基于破碎区修复、塑性区加固、弹性区承载的底板分区差异化支护技术。工程实践表明,支护系统很好的适应了围岩非对称应力环境,围岩变形得到有效控制。     

煤层注水难易程度的模糊聚类分析及应用

煤层注水难易程度是确定煤层注水方式的重要依据,通过对煤层注水难易程度影响因素的充分分析,确定了影响煤层注水难易程度的主要因素并建立基于煤层的埋藏深度、裂隙发育程度、孔隙率、湿润边角、饱和水分增值和坚固性系数为指标的模糊聚类分析模型。通过对本模型评判结果与Fisher判别分析方法评判结果及煤层注水实际情况进行对照,验证了本模型的可靠性和准确性。依据此模型对双鸭山矿业集团东荣二矿南二下延18层7面工作面煤层进行预测,预测结果与实际情况相吻合。     

深井低孔隙率煤层混合式注水模拟及应用

为实现滕东生建煤矿大采深、低孔隙率条件下的煤层有效注水,进而降低采煤工作面粉尘浓度,首先,基于统一的非饱和-饱和流动的连续方程和应力平衡微分方程,从定性角度分析了煤层注水渗流过程的内在规律;其次,结合矿井实际地质情况和上述的煤层注水渗流方程,利用COMSOL Multiphysics软件模拟了长度为50 m与80 m钻孔的注水渗流压力场分布;然后,结合数值模拟结论,选择80 m长度的钻孔与相应的动静压混合式注水技术参数,并在3下105工作面进行实际施工应用。在实施注水工艺后,现场监测的工作面全尘平均降尘率为65.9%,呼尘平均降尘率为60.6%,有效地降低了粉尘浓度。所得研究结论可为相似煤矿煤层注水工艺的实施提供借鉴。     

也谈冻结管为什么会变形——与“对冻结井筒断管原因的认识”作者商榷

特鲁巴克博士,在苏联和我国冻结法凿井中影响较大,但他1980年在《矿井建设》(苏)第7期发表的“冻结管为什么会变形” (以下简称特文),列举了苏联几个矿井发生冻结管变形和破裂情况,并由这些具体条件计算温度应力和剪应力,以此说明冻结管变形和断裂是不可免的。笔者认为,特文的论据和计算原则是错误的。如果按这种假定原则计算,任何一个冻结井都必然要断管。因为按此计算,管材的应力大于实际强度的几倍。而实际上并非     

复杂地质条件下基于刚体极限平衡法的边帮采矿方案优化

以安家岭露天矿北帮为例,根据安家岭露天矿北帮的生产实际情况,拟定4种采矿方案,通过刚体极限平衡计算方法的应用,计算分析不同方案下边坡变形的破坏机理及不同采矿方案下的边坡稳定性情况,进而确定最终的采矿方案为优化提前降盘为基础,采取陷落柱区域避让方法,优化边坡区域平盘参数。