高效破岩技术第一讲
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矿山巷道掘进(破岩)施工技术破岩的方法有两种:钻爆法和机械破岩。
机械破岩主要适用于在煤层内开掘的巷道即煤巷,机械破岩多使用掘进机,使用掘进机掘进应遵守规程的有关规定。
开掘岩巷多用钻爆法钻爆法应达到以下要求:炮眼利用率高,炸药雷管消耗量少;断面符合设计要求,不超挖也不欠挖;对巷道围岩的破坏和振动要小;岩石块度和岩堆高度要适中,以利于提高装岩效率和钻眼与装岩平行作业。
(一)巷道断面形状与尺寸巷道断面形状主要是根据巷道的服务年限、岩层的物理力学性质、矿山压力的大小和方向、选择的支护方式和支架材料决定,以利于开掘和支护为原则。
常用的有拱形、梯形、矩形、圆形和椭圆形。
拱形、圆形和椭圆形巷道能抵抗较大的压力,应用于服务年限较长的开拓巷道;矩形断面巷道易于掘进,巷道断面容易控制,适宜提高机械化施工,多用于在煤层中掘进的侧压较小的回采巷道;梯形断面巷道掘进和支护容易,可以承受较大的侧压。
巷道断面尺寸主要依据用途、轨道的数目、运输容器或电机车的外廓尺寸、运输速度及安全间隙来确定,最后用通过该巷道的风速进行校核。
巷道净宽度主要取决于运输设备本身的宽度、人行道宽度和规定的安全间隙,无运输设备的巷道可根据通风及行人的需要来选取。
巷道高度以人员通过安全、方便为原则。
一般情况下开拓巷道不得低于2.0m准备巷道不得低于1.8m,回采巷道不得低于1.6m。
规程规定:1.巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要,并符合下列要求(1)主要运输巷和主要风巷的净高,自轨面起不得低于2m。
(2)区(括区)内的上山,下山和平巷的净高不得低薄煤层内的不得低于1.8m。
采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高,由煤矿企业统一规定。
巷道断面的设计,必须按支护最大允许变形后的断面计算。
2.运输巷两侧(包括管、线、电缆)与运输设备最突出部分之间的距离,应符合下列要求:(1)新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧,从巷道道碴面起1.6m的高度内,必须0.8m(综合机械化采煤矿井为1m)以上的人行道,管道吊挂高度不得低于1.8m;巷道另一侧的宽度不得小于0.3m(综合机械化采煤矿井为0.5m)。
高效破岩钻井技术研究王清涛【摘要】目前,高效破岩技术是石油行业研究的重点,新型技术的利用,大大提高了工作效率,提高了破岩率,从而大大降低了成本.对于钻井工程而言,高效破岩有着基础性作用,它可以实现破岩效率的提高,节约时间,并且实现钻井成本的降低.本文主要研究了当前的国内外破岩技术,分析和总结了高效钻井破岩方法,统计目前新型钻井破岩方法,最后得到了在以后的钻井破岩发展趋势和方向.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】2页(P43-44)【关键词】高效;破岩;钻井技术;研究【作者】王清涛【作者单位】大庆油田责任有限公司钻探工程公司钻井二公司黑龙江 163000【正文语种】中文【中图分类】T在油气开发的过程中,钻井工程是规模最大的项目,并且它投资巨大,存在着高风险,其成本占到了整体开发成本的一半多。
破岩技术有着重要的作用,它有着核心的作用,因此,它的工作质量直接关系到钻井的效率和成本,关乎着工程的经济效益。
对于一些复杂的地形环境,往往破岩工作比较困难,这就使得在钻井工程中,钻速慢并且时间长,增加了开发的成本,当前的钻井技术为旋转钻井,这种方式在实际中有着很多的缺点和不足,难以从根本上提高钻井效率,因此,本文旨在研究新型高效的钻井技术。
1.钻井高效破岩方法(1)高压水射流破岩技术此种破岩钻井技术于上世纪中期被提出,此种技术的问世大大提高了钻井效率,因此得到了大范围的应用。
此种技术的原理主要是通过增加钻头数量,提高穿透性能,降低岩石之间的束缚,并且降低负载能力,从而在岩石表面出现了大量的裂缝,裂缝的面积大范围的扩张,渗透性能也得到了增强,从而使得岩石被破坏。
目前,采用此种技术的油气田单位仍然很多,经济效益依旧十分明显。
(2)欠平衡钻井破岩技术此种破岩钻井技术于上世纪80年代被提出,美国石油公司率先利用此技术进行钻井1000余口,取得了巨大的成功。
此种技术的原理较为简单,主要是在井筒内制造负压的情况,从而减轻钻头上的压力,而且可以使地下岩石较为容易破碎。
阐述高效破岩前沿钻井技术摘要:本文着重介绍当前一些主要的高效破岩钻井技术,分析结果表明:高压水射流破岩技术、旋冲钻井破岩技术等传统破岩技术在一定时间仍将是高效破岩钻井技术的主体,而激光钻井破岩技术、电子束破岩技术等新型高效破岩钻井技术处于探索阶段,但会逐渐成为钻井破岩技术的发展方向。
关键词:高效破岩破岩效率钻井破岩技术是油气钻井技术的核心内容,破岩效率的好坏直接决定着钻井速度和成本,更决定着钻井工程的经济效益。
而现有的旋转钻井方式在提高机械钻速的能力方面是有限的,因此研究高效破岩钻井技术势在必行。
随着现代科学技术的发展,高效破岩技术出现了一些新的发展趋势。
本文综述了高效破岩前沿钻井技术的发展,介绍了几种广泛应用的高效破岩技术以及它们的特点,并展望了高效破岩钻井技术的未来与发展趋势。
一、旋转钻井高效破岩方法1.欠平衡钻井破岩技术欠平衡钻井技术是采用井筒负压的钻井技术,是降压差提高机械钻速最有效的方法。
欠平衡钻井过程中由于钻头端面上液柱压力减小,正在被钻的岩石更易破碎;另外,低密度的循环液体有助于减少“压持效应”,使钻头继续切削新的岩石而不是重复碾压已破碎的岩石,减少了岩屑的重复破碎现象,能够有效地破碎岩石。
欠平衡钻井的这一技术优势在钻水平井和大尺寸、长井段井眼时表现得尤为突出。
2.旋冲钻井破岩技术旋冲钻井技术是在旋转钻井基础上发展起来的钻井新技术,其方法是在转盘钻进的基础上再加上1个冲击器;其原理是在旋转钻井的同时,接在钻头上端的冲击器在高压气体或钻井液的推动下,促使冲锤上下往复运动冲击钻头,在冲击动载和静压旋转联合作用下,岩石裂隙扩展,形成大体积的岩石破碎。
应用旋冲钻井技术可以减少钻挺使用和钻柱的弯曲、磨损与疲劳破坏及井下事故,提高井身质量。
冲击点密度大增加,冲击破岩产生体积破碎,两相邻点的冲击波可相互重叠,破碎区相连,从而大大提高了岩石破碎效率,消耗功率较低,产生的较大岩屑有利于地质录井。
在不增加任何设备的情况下,提高了钻深能力。
新型高效岩石破碎技术分析作者:周兴平来源:《科技创新导报》2021年第12期摘要:目前国内对煤矿、油气等地下矿产资源的需求量不断上升,资源随着不断地开采,地层浅部的矿产资逐渐枯竭,地下深层矿产资源的勘探、开发将成为我国未来科学研究的重点项目。
本文鉴于当前破岩现状,着重讨论一些新型的高效破岩技术,如水力破岩、激光破岩、高速粒子冲击破岩等,通过对比分析等方法从岩石特性、破岩机理和发展前景等方面进行分析总结。
关键词:岩石破碎旋冲钻井高速粒子机械破岩中图分类号:TD231.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2021)04(c)-0036-03Analysis of New High-Efficiency Rock Crushing TechnologyZHOU Xingping(School of Mechanical Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin, Heilongjiang Province, 150022 China)Abstract: At present, the domestic demand for underground mineral resources such as coal mine, oil and gas is increasing, and the shallow mineral resources are gradually exhausted with the continuous exploitation. The exploration and development of deep underground mineral resources will become the key project of scientific research in the future. In view of the current situation of rock breaking, this paper focuses on the discussion of some new efficient rock breaking technologies,such as hydraulic rock breaking, laser rock breaking, high-speed particle impact rock breaking and so on. Through comparative analysis and other methods, this paper analyzes and summarizes the rock characteristics, rock breaking mechanism and development prospects.Key Words: Rock crushing; Rotary drilling; High speed particles; Mechanical rock breaking1 水力破岩技术1.1 高压水力脉冲破岩技术在早期,SELFRAG公司最先将焦点集中于高压脉冲设备的研制,并将其应用在矿产资源的挖掘、其他行业硬性物质的破碎等方面。
钻眼爆破破岩法钻眼是实施爆破的第一步重要工作,而且在很大程度上决定着井巷的掘进速度。
钻眼时,应根据不同的施工方法、选择合适的钻眼机具。
钻眼机械主要有凿岩机、煤电钻、凿岩台车和钻装机。
一、凿岩机及凿岩工具(一)凿岩机的分类我国岩巷施工使用的凿岩机主要有三种:风动凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机。
风动凿岩机又可分为手持式、气腿式、向上式和导轨式四种类型;电动凿岩机分为手持式、支腿式和导轨式三种类型;液压凿岩机分为支腿式、轻型导轨式和重型导轨式三种类型。
1、风动凿岩机由柄体、气缸、机头、气腿、水管、气管、注油器等部分组成。
国产凿岩机按冲击频率可分为低频、中频和高频。
冲击频率在2000次/分以下的为低频率凿岩机,2000次/分~2500次/分的为中频率岩机,超过2500次/分的为高频凿岩机。
除YTP -26为高频凿岩机外,其余均为低、中频凿岩机。
风动凿岩机是我国岩巷施工的主要凿岩机具,这类凿岩机具有结构简单,维修方便,操作灵活,重量轻,控制系统集中,可多台钻同时作业,风水联动,气腿可快速缩回等优点。
主要缺点是:动办消耗大,工作环境差,噪声大。
2、液压凿岩机液压凿岩由冲击机构、转钎机构、供水排粉机构、液压马达、配油阀和蓄能器等组成。
3、电动凿岩机电动凿机由冲击机构、转钎机构、润滑装置、支腿、空压机和电控箱等组成各机构的组成及工作原理概述如下:电动凿岩机主要用于小型矿井和大、中型矿井压风系统未能建立的区域。
这种凿岩机钻孔速度慢,支腿系统复杂,很不灵活,不便安排多台钻同时作业,直接影响报刊进尺水平的提高。
(二)凿岩工具凿岩工具通常称为钎子,包括钎头、钎杆、钎肩和钎尾。
钎子有整体的和组合的两种,现广泛采用活头钎子。
钎头:直接破碎岩石的部分。
要求它锋利、坚韧耐麿、排粉顺利、制造及修麿简便,成本低。
现场使用最多的是镶硬质合金片的一字形钎头和十字钎头,直径为40mm~43mm。
钎杆:传递冲击的扭矩的部分。
要求它具有较高的强度,常用中空碳素钢、硅锰钼钢,直径为22mm~38mm。
矿山巷道掘进(破岩)施工技术破岩的方法有两种:钻爆法和机械破岩。
机械破岩主要适用于在煤层内开掘的巷道即煤巷,机械破岩多使用掘进机,使用掘进机掘进应遵守规程的有关规定。
开掘岩巷多用钻爆法钻爆法应达到以下要求:炮眼利用率高,炸药雷管消耗量少;断面符合设计要求,不超挖也不欠挖;对巷道围岩的破坏和振动要小;岩石块度和岩堆高度要适中,以利于提高装岩效率和钻眼与装岩平行作业。
(一)巷道断面形状与尺寸巷道断面形状主要是根据巷道的服务年限、岩层的物理力学性质、矿山压力的大小和方向、选择的支护方式和支架材料决定,以利于开掘和支护为原则。
常用的有拱形、梯形、矩形、圆形和椭圆形。
拱形、圆形和椭圆形巷道能抵抗较大的压力,应用于服务年限较长的开拓巷道;矩形断面巷道易于掘进,巷道断而容易控制,适宜提高机械化施工,多用于在煤层中掘进的侧压较小的回采巷道;梯形断面巷道掘进和支护容易,可以承受较大的侧压。
巷道断面尺寸主要依据用途、轨道的数目、运输容器或电机车的外廓尺寸、运输速度及安全间隙来确定,最后用通过该巷道的风速进行校核。
巷道净宽度主要取决于运输设备本身的宽度、人行道宽度和规定的安全间隙,无运输设备的巷道可根据通风及行人的需要来选取。
巷道高度以人员通过安全、方便为原则。
一般情况下开拓巷道不得低于2.0m准备巷道不得低于l・8m,回采巷道不得低于1.6m o规程规定:巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要,并符合下列要求(1)主要运输巷和主要风巷的净高,自轨面起不得低于2m o (2)区(括区)内的上山,下山和平巷的净高不得低薄煤层内的不得低于1.8mo采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高,由煤矿企业统一规定。
巷道断面的设计,必须按支护最大允许变形后的断面计算。
2•运输巷两侧(包括管、线、电缆)与运输设备最突出部分之间的距离,应符合下列要求:⑴新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧,从巷道道砖而起l・6m的高度内,必须0.8m(综合机械化采煤矿井为lm)以上的人行道,管道吊挂高度不得低于l・8m;巷道另一侧的宽度不得小于0.3m (综合机械化采煤矿井为0.5m)o巷道内安设输送机时,输送机与巷帮支护距离不得小于0.5m;输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要,并不得小于0.7m o巷道内移动变电站或平板车上综采设备最突岀部分,与巷帮支护距离不得小于0.3m。