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基于岩渣形貌及岩石磨蚀性的钻井法凿井滚刀磨损评估方法
1
作者
程桦
谢鲍
+2 位作者
姚直书
荣传新
林键
《煤炭学报》
北大核心
2025年第1期115-131,共17页
针对西部地区侏罗系地层钻井法施工深大立井滚刀磨损严重问题,以西部某煤矿北一回风井钻井法凿井工程为研究对象,提出一种钻井法凿井滚刀磨损评估方法。首先,基于现场调研分析不同地层滚刀磨损程度及磨损分布特征,并提出相关量化指标;其...
针对西部地区侏罗系地层钻井法施工深大立井滚刀磨损严重问题,以西部某煤矿北一回风井钻井法凿井工程为研究对象,提出一种钻井法凿井滚刀磨损评估方法。首先,基于现场调研分析不同地层滚刀磨损程度及磨损分布特征,并提出相关量化指标;其次,对竖井钻机岩渣开展现场预处理,采用图像识别方法进行后处理,统计分析了岩渣几何形貌,并使用类指数分布函数描述其累积分布规律;此后,以皮尔逊系数为相关性评价指标探究了岩渣颗粒分布及矿物成分对滚刀磨损指标的影响,阐明了西部地区钻井法凿井滚刀易磨损致因;最后,基于相关性分析方法,选取若干主要影响参数,使用非线性拟合工具给出了针对不同岩层的滚刀磨损指标预测公式,并提出现场更换滚刀的评估方法。结果表明:钻井法凿井滚刀磨损与岩层地质条件密切相关,不同地层单位进尺消耗滚刀数量依次为:泥质胶结泥性地层>钙质胶结泥、砂互层地层≈钙质、铁质胶结砂性地层>极弱胶结砂性地层,西部钻井法凿井刀盘深磨区易集中于b、c、d刀圈,而中心刀及其附近区域多为浅磨区;岩渣几何形貌统计特征可间接反映不同地层单位进尺滚刀磨损程度,西部地区砂系、泥系地层岩渣粒径分布符合类指数函数,相关系数R 2为0.976~0.997,根据拟合函数得到的岩渣均匀系数与磨损均匀性指标相关性最高,泥性地层及泥、砂互层地层滚刀磨损加剧的原因可归结为岩渣泥化、砂化;以岩渣圆度分布的箱宽、大颗粒占比、均匀系数、岩石磨蚀性指数为滚刀磨损主要表征参数,得到适用于不同地层的滚刀磨损预测模型,与现场实测对比,模型预测成功率达90.9%;提出的滚刀磨损评估方法可为现场提钻换刀决策提供有益参考。
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关键词
钻井法凿井
岩渣颗粒分布
矿物成分
滚刀磨损
评估方法
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职称材料
富水砂层幂律型浆液渗透注浆扩散机理
2
作者
谢鲍
程桦
+3 位作者
王雪松
黎明镜
刘向阳
韩雪宇
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第5期150-162,共13页
【目的】为阐明富水砂层渗透注浆球形扩散规律及影响因素,开展渗透注浆试验研究,以了解不同注浆参数对浆液扩散的定量影响。【方法】首先,通过渗透注浆球形扩散模型试验,分析浆液宏观扩散形态、微观填充效果及注浆过程中渗透压力、土压...
【目的】为阐明富水砂层渗透注浆球形扩散规律及影响因素,开展渗透注浆试验研究,以了解不同注浆参数对浆液扩散的定量影响。【方法】首先,通过渗透注浆球形扩散模型试验,分析浆液宏观扩散形态、微观填充效果及注浆过程中渗透压力、土压力变化趋势;然后,基于考虑多效应耦合作用的渗透注浆球形扩散方程,定性分析浆液渗透扩散的影响因素,定量分析理论预测浆液扩散的误差;最后,使用极差分析法评估水灰比、砂土物理参数、注浆压力对浆液渗透扩散影响的显著性。【结果和结论】浆液扩散范围与浆液水灰比、砂土孔隙率呈正相关,与砂土迂曲度呈负相关;注浆过程中,随着与注浆管的距离变远,渗透压力及土压力非线性减小,而随着时间的变化,同一个测点的渗透压力及土压力非线性增大;定义了压力突增时间区间,与注浆管距离越近,该区域出现越早,压力变化越显著;考虑浆液黏度时变效应、迂曲效应及均匀渗滤效应的理论模型预测浆液扩散范围与试验误差为-13.26%~11.01%;各注浆参数对浆液扩散范围影响的显著性从大到小为:水灰比、砂土孔隙率、注浆压力;水灰比作为主要影响因素,同时影响注浆过程的砂土实际孔隙率、迂曲度进而影响浆液扩散范围。研究成果可为今后富水砂层注浆参数设计提供参考。
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关键词
富水砂层
渗透注浆
多因素耦合
幂律浆液
扩散机理
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职称材料
题名
基于岩渣形貌及岩石磨蚀性的钻井法凿井滚刀磨损评估方法
1
作者
程桦
谢鲍
姚直书
荣传新
林键
机构
安徽
理工
大学
土木
建筑
学院
安徽
大学
资源与环境
工程
学院
安徽建筑大学安徽省岩土工程智能建造与灾变防控重点实验室
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第1期115-131,共17页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174104)
国家自然科学基金青年基金资助项目(52304073)。
文摘
针对西部地区侏罗系地层钻井法施工深大立井滚刀磨损严重问题,以西部某煤矿北一回风井钻井法凿井工程为研究对象,提出一种钻井法凿井滚刀磨损评估方法。首先,基于现场调研分析不同地层滚刀磨损程度及磨损分布特征,并提出相关量化指标;其次,对竖井钻机岩渣开展现场预处理,采用图像识别方法进行后处理,统计分析了岩渣几何形貌,并使用类指数分布函数描述其累积分布规律;此后,以皮尔逊系数为相关性评价指标探究了岩渣颗粒分布及矿物成分对滚刀磨损指标的影响,阐明了西部地区钻井法凿井滚刀易磨损致因;最后,基于相关性分析方法,选取若干主要影响参数,使用非线性拟合工具给出了针对不同岩层的滚刀磨损指标预测公式,并提出现场更换滚刀的评估方法。结果表明:钻井法凿井滚刀磨损与岩层地质条件密切相关,不同地层单位进尺消耗滚刀数量依次为:泥质胶结泥性地层>钙质胶结泥、砂互层地层≈钙质、铁质胶结砂性地层>极弱胶结砂性地层,西部钻井法凿井刀盘深磨区易集中于b、c、d刀圈,而中心刀及其附近区域多为浅磨区;岩渣几何形貌统计特征可间接反映不同地层单位进尺滚刀磨损程度,西部地区砂系、泥系地层岩渣粒径分布符合类指数函数,相关系数R 2为0.976~0.997,根据拟合函数得到的岩渣均匀系数与磨损均匀性指标相关性最高,泥性地层及泥、砂互层地层滚刀磨损加剧的原因可归结为岩渣泥化、砂化;以岩渣圆度分布的箱宽、大颗粒占比、均匀系数、岩石磨蚀性指数为滚刀磨损主要表征参数,得到适用于不同地层的滚刀磨损预测模型,与现场实测对比,模型预测成功率达90.9%;提出的滚刀磨损评估方法可为现场提钻换刀决策提供有益参考。
关键词
钻井法凿井
岩渣颗粒分布
矿物成分
滚刀磨损
评估方法
Keywords
shaft sinking by drilling method
particle distribution of rock slag
mineral composition
hob wear
appraisal procedure
分类号
TD822 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
富水砂层幂律型浆液渗透注浆扩散机理
2
作者
谢鲍
程桦
王雪松
黎明镜
刘向阳
韩雪宇
机构
安徽
理工
大学
土木
建筑
学院
安徽
大学
资源与环境
工程
学院
安徽建筑大学安徽省岩土工程智能建造与灾变防控重点实验室
合肥
大学
安徽省
城市轨道交通安全与应急管理
重点
实验室
出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第5期150-162,共13页
基金
安徽省高等学校科学研究项目(自然科学类)重点项目(2022AH050815)。
文摘
【目的】为阐明富水砂层渗透注浆球形扩散规律及影响因素,开展渗透注浆试验研究,以了解不同注浆参数对浆液扩散的定量影响。【方法】首先,通过渗透注浆球形扩散模型试验,分析浆液宏观扩散形态、微观填充效果及注浆过程中渗透压力、土压力变化趋势;然后,基于考虑多效应耦合作用的渗透注浆球形扩散方程,定性分析浆液渗透扩散的影响因素,定量分析理论预测浆液扩散的误差;最后,使用极差分析法评估水灰比、砂土物理参数、注浆压力对浆液渗透扩散影响的显著性。【结果和结论】浆液扩散范围与浆液水灰比、砂土孔隙率呈正相关,与砂土迂曲度呈负相关;注浆过程中,随着与注浆管的距离变远,渗透压力及土压力非线性减小,而随着时间的变化,同一个测点的渗透压力及土压力非线性增大;定义了压力突增时间区间,与注浆管距离越近,该区域出现越早,压力变化越显著;考虑浆液黏度时变效应、迂曲效应及均匀渗滤效应的理论模型预测浆液扩散范围与试验误差为-13.26%~11.01%;各注浆参数对浆液扩散范围影响的显著性从大到小为:水灰比、砂土孔隙率、注浆压力;水灰比作为主要影响因素,同时影响注浆过程的砂土实际孔隙率、迂曲度进而影响浆液扩散范围。研究成果可为今后富水砂层注浆参数设计提供参考。
关键词
富水砂层
渗透注浆
多因素耦合
幂律浆液
扩散机理
Keywords
water-rich sand layer
permeation grouting
multi-factor coupling
power-law slurry
diffusion mechanism
分类号
TD266 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于岩渣形貌及岩石磨蚀性的钻井法凿井滚刀磨损评估方法
程桦
谢鲍
姚直书
荣传新
林键
《煤炭学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
富水砂层幂律型浆液渗透注浆扩散机理
谢鲍
程桦
王雪松
黎明镜
刘向阳
韩雪宇
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025
0
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职称材料
已选择
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