分级注水泥技术（共5篇）
分级注水泥技术 篇1
1 挤水泥的概念
所谓挤水泥就是利用液体压力挤压水泥浆, 使之进入地层缝隙, 或多孔地层, 达到在地与套管之间造成密封和固结的一种工艺。
由于挤水泥是在较高的压力下将水泥浆挤入欲注入目的层或部位, 挤入地层中的水泥浆量越多, 则密封固结效果越好, 因此, 这种高压注水泥技术广泛应用于修井挤注水泥施工中。
2 挤水泥的目的
(1) 控制油、气比, 提高采油量。
(2) 防止大量出水和气。
(3) 封堵漏层。
(4) 防止流体向生产层窜流。
(5) 报废井上应用:为了防止报废层或报废井内的流体向其它层位运移或串通, 可以使用挤水泥的方法封堵炮眼或裸眼完成井的枯竭层。
3 挤水泥方法介绍
3.1 低替高挤法施工
第一步:循环洗井:将井内气体及杂质脱离干净, 以保证施工的安全和效果。
第二步:求吸水:用水泥车向目标层持续注水, 当压力稳定后, 记录在稳定压力下注入量和时间, 求的吸水量, 以确定挤水泥的用量。
第三步:配泥浆:根据水泥稠化试验单所给的配方配置水泥浆。
第四步:注水泥浆:正替入设计规定的水泥浆。如果井内压井液为非清水, 则按油管及油套环空容积比在替入水泥浆前后依次替入前隔离液和后隔离液。
第五步:替顶替液, 用与井筒内液体液性相同的液体正替水泥浆至油套平衡。顶替液必须与井筒内液体的液性、密度相一致, 控制顶替排量为300~400L/min
第六步:上提油管:提管脚至井筒内水泥浆面50-100米以上, 换装高压井口。
第七步:反洗井:洗出油管内外壁附着的残余水泥。
第八步:挤水泥:按设计要求反挤水泥。反挤水泥浆量由设计挤入地层的量和考虑井筒液体压缩的附加量两部分组成。
第九步:候凝:常规关井候凝36-48h, 特殊井依据水泥浆性能、添加剂的浓度、水泥浆量可以延长侯凝时间为72-96小时。
第十步:探塞:探塞前必须计算预计塞面深度, 探塞加压10-20KN。
3.2 水泥承留器挤法施工
第一步:通井:下￠115m m通井规通井, 保证后面下水泥承留器能顺利下如
第二步:刮削、洗井:下G X-T140刮削器刮削套管, 对套管内壁的赃物及毛刺能清理干净, 并且在射孔段和, 承留器坐封位置。
第三步:试压:在下刮削时带￠73mm单流, 对油管试压30Mpa, 确保油管无漏失。
第四步:下水泥承留器, 坐封, 丢手。
第五步:下封隔器验封:下封隔器对水泥承留器验封, 验证水泥承留器是否坐封合格。
第六步:下插管:下插管, 但不要插入插管。
第七步:循环洗井:将井内气体及杂质脱离干净, 以保证施工的安全和效果。
第八步:对上层求吸水:关闭套管闸门, 用水泥车向目标层持续注水, 当压力稳定后, 记录在稳定压力下注入量和时间, 求得吸水量。
第九步:下放管柱插入插管, 加压10吨以上, 防止挤封过程中压力过大将插管上顶。
第十步:找窜:打开套管, 持续正注入洗井液, 观察套管有无返液, 若不返液证明上下层之间不窜, 可立即求吸水, 确定挤水泥的量;若套管返液, 则用2倍套管容积的液量大排量冲洗窜槽。
第十一步:配泥浆:根据水泥稠化试验单所给的配方和求吸水的结果配制水泥浆。
第十二步:注水泥浆:正替入设计规定的水泥浆。如果井内压井液为非清水, 则按油管及油套环空容积比在替入水泥浆前后依次替入前隔离液和后隔离液。
第十三步:替顶:
若窜:用与井筒内液体液性相同的液体正替水泥浆至水泥承留器以上有50m的预留水泥浆。
若不窜:则正挤水泥浆至水泥承留器以上有50m的水泥浆, 注意控制压力不超过水泥承留器压力和地层破裂压力。
第十四步:保持管柱压力上提管柱拔出插管。
第十五步:反循环大排量洗井, 井内多余的水泥浆清洗干净。
第十六步:若窜:则上提管柱至层段以上100m, 关井侯凝48小时, 后对上部层段求吸水判断污染程度, 决定是否需要补孔。
若不窜:则无需侯凝直接求吸水, 观察上部层段受污染情况。
第十七步:起出插管。
综上所述, 挤水泥施工的风险相比其他常规修井施工风险高出很多, 因此在挤水泥施工当中要对井下情况了解清楚, 施工涉及的水泥浆密度、用量、添加剂、挤入量等计算和控制要务必精准, 施工时工程车辆的摆放要合理, 人员配合要默契, 操作时动作要迅速、准确, 以提高挤水泥施工的成功率, 并保证施工质量。
浅谈采油废水回注处理技术 篇2
关键词：采油废水回注；除油技术；油田
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0107-02
1 概述
在采出的原油经过脱水的处理之后，水里一般是含有一定的硫化物以及油甚至是固体的颗粒等等的化学药剂。所以说在油田的开发的进行过程中主要是进入中后期以后，油层的压力就会下降得很大。所以说我们必须要通过采油注水的技术来维持整个油层的压力的重要阶段。在采油的过程中大量采出的水外排不仅仅造成了环境的污染，而且还浪费了油田中最宝贵的水资源。所以，在采油的废水技术之后回注已成为了减少我们的环境污染以及保障油田中的可持续发展，提高油田经济效益的一个非常重要的途径。而且废水中的悬浮物以及油主要是采油的废水回注中导致注水井以及油层堵塞这两个很重要的因素造成的，因此说采油的废水已经成为了废水回注的处理中很重要的研究课题。
2 采油废水回注处理的技术
我国专业人员主要根据了采油的废水中的处理中油的存在主要是有五种形态，在采油废水处理的时候主要有五种处理的方法。首先，可以采用隔油的处理方法。在采油废水的回注处理技术中隔油处理的方法主要是要去除游离态或者是机械分散形态的油，主要是靠着自然的上浮而分离。在这样的条件下可以达到很好的出水的水质，尤其是特别适用含有机械分散油态类型的一种废水处理。这种方法经常用到的处理构筑物之类的有平流式的隔油池以及平板式的隔油池等等。其中在平流式的隔油池的处理过程之中的处理通常靠的是重力的作用进行油和水的分离。但是合理的水力设计以及在采油废水的停留的时间是影响除油效率的两个主要因素。所以说停留的时间越长，除油的效果就越好。除此之外，与平流式的隔油池相比之下，平行斜板以及波纹的板式隔油池之中不同的地方就是处在分离槽之中的而且是沿着水流的方向来安装倾斜平流板或者是波纹倾斜板。所以说这些隔板也能非常有效地缩短油珠的垂直上升的距离，所以使得油珠在斜板的下面聚集成很大的油滴，这样不仅仅是增加了很是有效地分离的面积，更是能提高整个流程的效果。这样做的优点就是在占地面积非常小或者说是在油水的分离中的效果是非常好的。而且在这样的过程中投资的费用也是比较低的。
而且在这个过程中按照气泡的产生的方法，可以分成电解气浮或者是叶轮气浮等等的几个部分。其中气浮法经常的做法是二级的采油废水处理的技术。为了保证最佳的除油的效果就必须要结合凝法，这样就能有效去除胶态油以及乳化油等等，而且在DAF法中的化学处理的步骤都是非常重要的。凝聚分过滤处理的方法运用的机理就是把小油珠的凝聚以及大的油珠直接地可以去除两种机理的综合。在这样的条件下可以达到很好的出水的水质，尤其是特别适用在含有机械分散油态的类型的一种废水处理。但是在不同的性质中对含有废水的处理的相互差别的效果是非常大的，尤其是对于含油两种特别低的废水，所以这种方法就不适合采用单一的凝聚的过滤的方法进行采油的处理。或者还可以采用化学的处理方法甚至是电解法。其中化学的采油处理方法主要是用于把除乳化油。一般就是直接运用化学的药剂来减弱分散的油珠的稳定性。在一般情况下主要是加入例如无极而且是凝集的铁盐，然后就是通过沉降或者是分离的方法除去油滴。
3 采油废水回注处理的技术现状以及展望
因为在不同的环境之下，各个油田中的底层渗透率也是不同的，而且差别是非常的大。所以对于回注水质的要求也不同，国外的油田主要是采用水的处理，之后就主要是用于回注把农田的灌溉以及用于蒸汽的发生器或者是锅炉给了水。但是在我国，国内目前的状况主要是采用了隔油或者是除油以及沉淀的处理工艺，然后就可以在杀菌之后再进行处理等等。在采油的过程中大量的采出的水外排不仅仅造成了环境的污染，而且还浪费了油田中最宝贵的水资源。所以，在采油的废水技术之后回注已成为了减少我们的环境污染以及要保障油田中的可持续发展，提高油田的经济效益中的一个非常重要的途径。但是因为有时候采出的水中的含量严重的超高，尤其是对于油水以及污水或者是聚合物的采出水经过处理的时候排出的达标率仅仅是在百分之五十左右。但是在我国也会有很多的原因来导致采出的水之后的处理根本没有办法再一次利用所以只能外排了。但是在不同的性质中的含有废水的处理的相互差别的效果是非常大的，尤其是对于含油量特别低的废水，所以这种方法就不适合采用单一的凝聚的过滤的方法进行采油的处理。而且对我国国内目前的情况来说虽然是有一定的效果的，但是在处理之后还是会存在着很多的问题。比如说是不能去除水中的乳化油或者是溶解油，甚至是气浮法要加破乳剂而且油就不容易回收了。再加上活性炭的吸附性的成本又是比较高，所以活性炭根本是不能再生了。而且在我国国内对于膜法的处理油田的采出水中的研究很是重视以及深入，使得我国的油水的分离技术在油田中的水处理已经成为了现在甚至是未来一个很是重要的发展方向。
4 结语
在油田的开采过程中就会产生很多井下作业废水等等的采油废水。同时，也因为在我国的很大部分的油田中已经先后地开发了很多方式的注水的开发方式。而且在采出的液含水率越高的话，采油废水的量也就会逐年的增加。所以我们如果在采油废水中得不到妥善的解决的时候就会对我国的油田中的增产形成很大的障碍，而且还会造成很大的污染。
参考文献
[1] 王生春，温建志，王海，等.聚丙烯中空纤维微孔膜在油田含油污水处理中的应用[J].膜科学与技术，1998，18（2）：28-32.
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[3] 周克元.新技术在环境保护中的应用[M].北京：中国环境科学出版社，1990：21-33.
[4] 李海金.井下油水分离技术的发展现状与应用前景[J].国外石油机械，1999，9（5）：50-59.
[5] 李海金.井下油水分离技术在阿莱恩斯油田的应用[J].国外石油机械，1999，9（2）：31-35.
分级注水泥技术 篇3
关键词：红枣,分级技术,红枣分级机
0 引言
枣树是我国特有的果树,为鼠李科枣属植物,是发展规模面积大、经济效益和生态效益显著的果树种类之一,也是我国第一大干果树种,约有三四千年的栽培历史。红枣富含维生素C与B族维生素、钙、磷和铁等,具有很高的食用价值,还具有安神健脾、补肾、止咳和降血压等多种保健食疗功能。红枣是集食用、药用、保健和观赏等多种功能于一体的上等干果。
我国是唯一的枣出口国,占有绝对的贸易主导地位。广阔的市场意味着高的商品质量与标准。分级的意义在于使产品在大小、成熟度、色泽和品质等方面基本达到一致,有利于产品的包装、运输与储藏;有利于提高产品市场的竞争力,减少损失。
1 我国红枣分级技术研究现状
红枣因品种多,其皮质、形状和大小差异很大。总体上红枣皮薄质脆,极易损伤,形状不规则,果形大小处于果品的中型果和小型果之间,分级难度大。人工分级的缺点是效率低、成本高、劳动强度大且精度差,易形成二次污染。目前,红枣分级技术已形成机械式和计算机视觉两大类。
1.1 机械分选红枣技术
1.1.1 滚筒孔式红枣分级机
该型滚筒筛的形状一般为圆柱形或圆台形,筛孔为圆孔或长圆孔,排列方式为正三角形排列或整齐的交错孔排列。由于这种筛面光滑平整,枣在筛面上容易滚动,当枣在筛孔上通过时就无法过筛,产生严重窜级,影响分级质量。
1.1.2 滚筒栅条式红枣分级机[1]
该型滚筒筛的筛面是由间隙相等的圆钢加工阻焊而成的,使分级孔横截面形状形成内外锥面,便于枣的过筛和清筛,可一次将红枣按外形尺寸分为几级。在同等筒筛外形尺寸的情况下,可有效提高栅条式筒筛的有效面积,大大提高了红枣的通过性。
1.1.3 滚筒层叠式红枣分级机
该型滚筒筛属栅条式,将多个筛笼呈重叠式且端面呈阶梯状安装。该机整体结构简单,可一次将红枣分成多个等级,分级均匀,在设备中的行程较短,降低了破损率。
目前,虽然各地依然普遍还在使用机械式分级机,但它存在明显的缺陷,即效率低、成本高、劳动强度大、精度差、费时和费地。当分级干果品种变化或收购等级标准发生变化时,由于分级间隙不可调,而影响推广。
1.2 计算机视觉红枣分级技术
20世纪70年代初期,计算机视觉技术崭露头角,开始广泛地应用于农产品品质检测、品种识别和分级中。利用计算机视觉分级的优点主要表现在精度高、无损检测、效率高和智能化。
2006年,江苏大学的赵杰文、刘少鹏和邹小波[2],研究在HIS颜色空间中提取H的均值和均方差作为红枣的颜色特征值,并利用支持向量机识别缺陷枣,其识别准确率可以达到96.2%,支持向量机识别缺陷枣的性能优于人工神经网络的识别性能。
2007年,河南郑州中原工学院的张雪松和神会存[3],提出了一种基于单片机的红枣分级技术,利用红枣遮挡光电传感器的光源时所引起的传感器输出电平的变化,来控制单片机对红枣通过传感器的时间进行计时,由通过的时间可以判断出其长度。在与预设的分级值对比后,单片机将做出是否将该枣分选出来的判断,从而达到分选的目的。
2008年,他们[4]又提出了一种基于线阵CCD的红枣分级技术。通过对CCD中被挡光部分的像元个数的计数,从而获得红枣的实际长度,经过系统中单片机的自动分析判断,启动执行机构,将符合条件的红枣分选出来。
2008年,宁夏大学的马学武和何建国[5]提出了通过获取每一行红枣的图像信息,进行图像预处理、图像分割、特征提取和图像分析后,输出检测分级信号,利用光电开关作为定位检测来控制步进电机的启停操作,达到了红枣无损分级的目的。试验结果表明,该分级装置可同时对多通道的红枣进行分级,其准确率可达80% 以上,系统处理速度约为10个/s。该大学的贺晓光、何建国和王松磊[6],针对基于机器视觉灵武长枣自动分级机的输送系统,从设计思想、研制方法出发,阐述了其中各部分的原理、结构及实现的功能等,尤其详细介绍了其料斗、凹坑模链板与振动定位整理装置等的研制方法。目前,该机已投入生产使用,完全达到了设计及生产使用的要求。
2009年,宁夏大学的王松磊、何建国、贺晓光、张冬和詹志彪[7],研制红枣自动分级机的分级执行系统。其根据机器视觉红枣无损检测分级设备的分级执行要求,利用电磁阀、气缸、连杆及分级斗,设计出一种分级执行机构,并结合其动作过程,制作了相应的控制电路。该机构经分级信号触发,推动分级斗转向不同的角度,形成4个分级通道,使向下抛落的红枣进入相应等级的通道,分为4个等级。经生产使用状况表明,该系统反应灵敏,稳定性好,分级准确率高,对红枣无损伤,较好地满足了自动分级机的使用要求。
2009年,西安建筑科技大学李彩云、吴晓君和郝博扬[8],提出了在USS协议的支持下,S7-200 PLC在红枣加工系统中起到了很好的作用,实现筛选、清洗、加工和包装的全自动化操作。
尽管计算机视觉技术存在诸多优点,但我国红枣分级技术主要还出于试验室及探索阶段,需要进一步探索红枣分级技术。
2 我国机械式红枣分级机现状
2.1 滚筒孔式红枣分级机
该型滚筒筛通常由薄钢板冲孔卷成。由于筛面结构因素,易产生严重窜级,影响分级质量。
2.2 滚筒栅条式红枣分级机
2000年,由山西省农机研究所李湘萍等[1]研制了6ZF-0.5型红枣分级机,其结构如图1所示。
1.电机 2.传动系统 3.栅条式滚筒 4.清筛装置 5.机架 6料斗
该机由电机、传动系统、栅条式滚筒、清筛装置、机架和料斗等组成。红枣由料斗加入进入旋转滚筒,在离心力及重力的作用下,红枣从不同间隙的栅筒中漏出,从而实现分级。该机红枣的通过性较好,但分级精度有待提高。
2005年,由新疆农业科学院农业机械化研究所李忠新、沈卫强和杨军等,研制了一种滚筒式干果分级机也可用来分级红枣,其结构如图2所示。
1.进料斗 2.传动链条 3.支撑辊 4.电机 5.滚筒6.出料斗 7.清筛装置
整机由进料装置、出料装置、清筛装置、筛分装置和传动装置部分组成。筛条间隔尺寸根据红枣外形尺寸及分级要求确定。整个筛笼由两个圆柱形摩擦轮和两个V型摩擦轮支撑。工作时,摩擦轮转动带动整个筛笼转动,将红枣分为多个等级。该新型机具红枣通过性高,结构简单,造价低,通过更换使用不同尺寸的筛筒,还可以对核桃与杏干等不同干果实现分级。
2.3 滚筒层叠式红枣分级机
2007年,由山西省柳林县穆村镇三村的贾吉明发明了红枣分级机。本实用新型技术将多个筛笼呈重叠式且端面呈阶梯状安装。其整体结构简单,造价低,可一次将红枣分成多个等级,分级均匀,在设备中的行程较短,降低了破损率,节约用地,在实际使用中效果显著。
2.4 基于机器视觉的红枣无损自动分级机
2007年,宁夏大学的马学武、何建国等[9]研制了基于机器视觉红枣无损自动分级设备,如图3所示。
1.进料斗 2.枣量控制隔板 3.输送链板 4.图像采集箱 5.摄像机 6.计算机 7.分级执行机构 8.传动装置 9.缓冲减振托板10.振动定位整理装置 11.枣凹坑膜
该分级设备主要由输送机构、图像处理系统和分级执行机构组成。链轮输送机构是在链条带动链板运动过程中,将从进料斗进入的红枣排放在输送链板上,在输送过程中,整理机构振动器的振动可使每个红枣在最小势能的作用下平卧在每个枣坑中。
当矩阵排列的一行红枣经过摄像区域时,同步链轮触发接近开关,将当前一行红枣的到位信号通过I/O 接口板送入计算机。当计算机检测到该到位信号后,触发图像采集卡采集CCD 的一帧图像,将摄取到的当前一行红枣图像信息存放在计算机内存中,图像处理系统用特定的算法对这一帧图像的10 个红枣分割后,同时对其进行多线程并行处理,分别提取每个红枣的特征,如面积、颜色、最大直径等参数,同时记录下当前红枣的实时位置信息。当到达指定分级位置时,由计算机I/O 接口板将分级处理后的10 个通道分级信号同时送出,各个通道步进电机曲柄机构在脉冲信号的驱动下,带动分级斗及其上的挡片一起运动;当挡片到达相应的分级区所对应的光电管时,光电开关的光线被遮,使得步进电机在此等级位置被锁定,分级斗便指向指定的分级区域,被分级的红枣就会从输送带分别落入各自的分级斗,最后到达相应的分级区,并通过输出机构将其输送到相应等级的红枣收集箱中。该分级装置可同时对多通道的红枣进行分级,其准确率可达80% 以上,系统处理速度约为10 个/s。
3 可调分级间隙的栅筒式红枣分级机的设计
机械式红枣分级机最大的问题就是分级间隙不可调。在分级品种或分级尺寸发生变化时,都是通过更换滚筒筛实现分级,费料、费地且适应性极差,不利于推广。
3.1 结构
可调分级间隙的栅筒式红枣分级机的结构,如图4所示。
1.机架 2.出料斗 3.电动机 4.链轮 5.减速器 6.传动轴7.链条 8.加料口 9.支撑圈 10.栅条式滚筒 11.清理毛刷
其主要由进料斗、栅笼、传动轴、出料斗、清理毛刷、链轮、带轮、减速器和电动机等组成。栅笼由4个间隙尺寸不同但直径相同的栅筒组成,栅筒之间相互独立,栅筒由若干端头带一排9个分级孔的栅条与两个带9排相错分度孔的支撑圈螺栓连接而成。栅筒通过4个钢筋焊接在传动毂上,传动毂通过螺栓连接在传动轴上,组装顺序为栅条间隙尺寸从小到大。
3.2 工作原理
红枣由料斗加入进入旋转滚筒,在离心力及重力的作用下,红枣从不同间隙的栅筒中漏出,从而实现分级。在分级品种或分级尺寸发生变化时,栅条间隙可通过改变栅条端头分级孔相对支撑圈上分度孔的位置来调节。
3.3 主要部件设计
3.3.1 分度孔的结构
拟定调节精度为m,分度孔在支撑圈上的分布如下:沿支撑圈轴向方向分布n排分度孔,分度孔直径为b,相邻排中心距可为a ,每排分度孔沿支撑圈圆周方向均匀分布,相邻分度孔中心距可为n×m,相邻两排且相邻两分度孔在支撑圈轴向方向中心相距为a,在支撑圈圆周方向中心相距为m,栅条两端均匀分布着一排n个分级孔,相邻两分级孔中心距为a,其中m<b<a。
在图5中,当分级精度定为1mm时,在支撑圈上安排9排孔,相邻两排且相邻两分度孔在支撑圈圆周方向中心距为1mm。
3.3.2 分级孔的结构
栅条两端均匀分布着一排n个分级孔,相邻两分级孔中心距为a。如图6所示,栅条两端各钻有间距为9mm的9个分级孔。
4 结论
就机械式红枣分级技术而言,还需进一步解决分级间隙不可调的瓶颈问题;就基于机器视觉红枣分级技术而言,还有待于在通用性及可推广性方面进一步研究和探索。
尽管机械式红枣分级技术存在明显的缺陷,但由于一方面使用对象大多是种植规模较小的枣农;另一方面我国基于机器视觉红枣分级技术大都处于试验室及探索阶段,且价格昂贵,机械式红枣分级机在一段时间内还有广大市场。随着红枣分级技术的发展,基于机器视觉的红枣分级机在特定使用对象方面取代现有的机械式红枣分级机是必然趋势。
参考文献
[1]李湘萍.6ZF-0.5型红枣分级机的试验研究[J].山西农机(学术版),2000(14):3-5.
[2]赵杰文,刘少鹏,邹小波.基于机器视觉和支持向量机的缺陷枣的识别研究[J].农业机械学报,2008,39(3):113-115.
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[4]张雪松.基于线阵CCD的红枣分级技术[J].Food&Ma-chininery,2008,24(3):81-83.
[5]马学武,何建国.基于机器视觉红枣无损自动分级设备的研制[J].宁夏工程技术,2008,7(3):213-220.
[6]何晓光,何建国,王松磊.灵武长枣自动分级机输送系统的研制[J].宁夏农林科技,2008(6):12-15.
[7]王松磊,何建国,贺晓光,等.红枣自动分级机分级执行系统的研制[J].宁夏工程技术,2009,8(3):229-237.
[8]李彩云,吴晓君,郝博扬.基于USS协议下PLC在红枣加工系统中的应用[J].农机化研究,2009,31(6):155-158.
锚注支护修复巷道技术的应用 篇4
1 锚注支护的机理
破碎围岩巷道的破碎塑性区经过锚杆、注浆支护, 巷道围岩中安装的预应力左旋螺纹钢树脂锚杆能使围岩形成一个均匀压缩拱, 这个压缩拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向载荷, 压缩拱内的岩石径向及切向均受压, 处于二向应力状态, 岩石强度得到提高, 支撑能力相应加大。另外, 巷道经过注浆, 破碎结构的围岩 (即巷道松动圈) 被胶结成拱形连续加固圈, 使围岩应力重新分布, 有利于巷道的支护。
2 锚注支护修复巷道的优点
1) 浆液的注入能明显改变岩石的物理性质, 浆液充填到岩石块间的孔隙中, 使破碎岩石块重新胶结成一体, 从而提高了岩体的整体强度和稳定性。2) 由于浆液能够与岩体及锚杆全面接触, 将杆体内、杆体钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部充填满, 从而形成“网络”效应, 使锚杆受力传递的可靠性和连续性得以充分保障。提高了围岩的自身承载能力, 同时使锚杆、锚索自身的加固性能得以充分发挥。3) 注浆后, 杆体与地下水、空气间的联系全部中断, 彻底阻止了锈蚀反应, 从而保证了锚杆的长期锚固能力, 保证了支护体系的长期稳定。4) 在锚杆、锚索和浆液的共同作用下, 注浆范围内的所有岩石被胶结加固成一个整体, 保护着整个巷道的自由空间。
3 施工主要设备及施工工艺
3.1 施工主要设备与工艺
7655型风钻4台;KBY一50/70型注浆机1台, HJ—140型搅拌机1台。
1) 锚喷巷道修复施工工艺。清理、剥离危岩, 刷大断面至设计要求尺寸 (围岩过分破碎时先注浆加固) 一打普通锚杆孔→安装普通锚杆并挂铁丝网初喷50mm砼→打注浆锚杆孔啼安装注浆锚杆→注底脚注浆锚杆→注帮顶部注浆锚杆→复喷50mm厚砼→复注 (根据观测结果确定是否复注及复注位置) 。
2) 架棚巷道修复施工工艺。拆棚 (围岩过分破碎时先注浆加固) →清理危岩活矸→刷大断面至设计断面尺寸→打普通锚杆孔→安装普通锚杆并挂网叶初喷50mm厚砼→打注浆锚杆孔啼安装注浆锚杆专注底脚注浆锚杆→注帮顶注浆锚杆叶复喷50mm厚硅→复注 (根据观测结果确定是否复注及复注位置) 。
3.2 锚注支护材料及参数
锚注支护所用材料主要包括:普通锚杆、内注浆锚杆、钢筋网、树脂锚固剂、水泥、黄沙和石。
1) 锚注钻孔的规格。锚注钻孔深度:注浆孔深度为2.5m。锚注钻孔的间排距:1.6m×1.6m。钻孔布置角度:巷道底脚注浆锚杆与巷道底板成30°~45°角, 其余锚注锚杆均与巷道周边轮廓垂直布置, 角度不小于75°, 施工时先施工一排眼:间排距1.6m×3.2m, 等一排眼注浆完毕后再施工二排注浆眼, 间排距1.6m X3.2m。
2) 锚注锚杆的规格。注浆锚杆采用元缝钢管制作, 帮、顶锚注锚杆为2.0m, 底板锚注锚杆为1.6m, φ22mm, 壁厚为3mm, 杆体上每隔300mm均匀钻出φ6mm注浆孔。管口螺纹M22, 管终端呈稍扁状, 以增加注浆出口压力。
3) 注浆扩散半径及注浆压力。注浆扩散半径按围岩裂隙考虑, 取3.5~4.0m。注浆压力, 根据刘庄煤矿锚注经验, 对巷道注水泥浆压力帮顶为2MPa, 底板为1MPa。
4) 喷浆料配制。锚喷巷道混凝土强度C20;配比为水泥∶黄砂∶石子=1∶2∶2;水泥为P·O、32.5普通硅酸盐水泥。黄砂为中砂。碎石粒经为16.5mm。
3.3 施工注意事项
1) 注浆泵、高压管、混合器、球阀在正式注浆前应压清水试验, 一切正常后再向孔内压清水试压及观察出水点井壁变化情况, 注浆时宜先注稀浆, 后注浓浆。应连续注浆, 因故障等原因停注时, 应注清水冲洗管路;注水玻璃浆前、后均应注清水冲洗管路。
2) 严格按设计注浆压力进行注浆, 保证注浆压力表完好, 严禁无压力表监测控制进行注浆。地面、井下压力表超过设计值时, 都必须及时泄压、停机。泵站司机时刻观察压力表的变化, 如压力突升或突降, 要及时停泵查明原因, 进行处理。
3) 钻孔施工前应对排水设备进行检修, 保证在钻孔突水时能正常运转及时排水。
4) 拌浆人员要严格按设计配比拌浆。为防止纸屑、石子及其它杂物进人泥浆池, 放浆口应设过滤网;水泥浆采用电动搅拌器搅拌, 防止水泥浆沉淀。
5) 注浆期间要设专人注意观察井壁是否有变形、掉块、跑浆、漏浆等现象, 发现问题立即停止注浆, 进行处理。
6) 下放注浆管路前, 必须对每根注浆管进行导通试验及接头连接试验, 接头必须用专用U型卡连接, 保证连接牢固可靠。
4 锚注支护效果分析
1) 巷道变形及破坏情况。在东三轨道大巷采用锚网喷+注浆支护巷修过程中, 对己修巷段进行巷道变形观测, 支护效果显著, 巷修后, 巷道收敛值基本为零, 围岩处于稳定状态。2) 锚注修复速度快, 调整灵活, 比架U型钢支架剥帮挑顶量少, 开工准备容易, 劳动强度显著减少, 施工简便, 能及时调整巷道修复顺序, 满足矿井安全生产需要, 影响生产时间少。3) 采用锚注支护技术修复巷道, 大大降低了修复成本。经计算用锚注法修复巷道平均每米造价2875.3元, 采用U29型钢可缩性支架修复巷道每米造价5317.6元 (使U钢后喷浆) , 这样每米巷道平均节约资金2442.3元。
5 结语
实践证明, 锚注支护技术对于控制巷道的变形具有显著经济效益, 而且其施工工艺简单, 操作方便、安全, 成本低廉, 该技术不仅适用于巷道维修, 而且对于其它不稳定地层中的支护有着较好的应用价值。
摘要：锚注支护技术对于控制巷道的变形具有显著经济效益, 而且其施工工艺简单, 操作方便、安全, 成本低廉, 该技术不仅适用于巷道维修, 而且对于其它不稳定地层中的支护有着较好的应用价值。本文主要阐述了施工主要设备及施工工艺, 锚注支护材料及参数, 施工注意事项, 锚注支护效果分析等。
关键词：矿井,锚注支护,巷道,修复
参考文献
[1]钱鸣高, 石平五.矿山压力与岩层控制[M].江苏:中国矿业大学出版社, 2003.
锚网喷注支护技术的应用 篇5
1.1 支护方案的确定
支护方案仍然建立在锚喷支护的原理上,采用锚杆、锚索、网、喷注方式,增加一项注浆工艺,达到加固围岩的目的。
1.2 支护参数确定
采用扭力应力锚杆,准20mm×2.5m,预紧力不小于20k N,间距1m,排距0.8m;采用准15.24mm×6m钢绞线,预紧力不小于80k N,间距1m,排距2m;喷射混凝土标号(200kg/cm),水泥为425号普通硅酸盐水泥,体积配合比水泥:河砂:石子=1:1.5:1.5,初喷厚80mm,复喷厚80mm;选用BFZ-10/24型矿用注浆泵,YT-29型气动凿岩机,BK56型矿用气扳机,注浆管采用准16mm高压胶管。注浆工艺使用材料有水泥、水玻璃、注浆锚杆。水泥为普通425号硅酸盐水泥,出厂日期不得超过3个月;水玻璃为38玻镁度水玻璃,模数n=3.2,比重为1.35kg/L;注浆锚杆为准25.4mm钢管,分为螺纹段(准25.4mm管丝扣,长50mm)和注浆段(长2.5m),在注浆段交叉分布准10mm注浆孔;注浆参数主要包括有浆液配比、注浆孔深、注浆压力、浆液扩散距离、注浆孔间排距。正常注浆采用单液浆,浆液配比水泥与水体积比为1:1~1:0.4;注浆锚杆封堵注浆采用双液浆,水泥浆与水玻璃比为1:0.75。注浆孔深度为2.5m,目的是将大于2.5m厚的围岩内的空隙充填水泥浆,使其固化成一个整体。注浆压力:初压为0.2MPa,终压为0.5MPa。
1.3 施工工艺流程
依据设计断面开凿断面,循环进度1m,完成锚杆、喷券支护,挂网,初喷喷券(80mm),复喷80mm厚。原班进度3m。注浆工艺:距场子头15~20m,用风动凿岩机进行打眼,钎头直径准42mm,眼深2.5m与注浆锚杆等长或略大于注浆锚杆长度。装入注浆锚杆开始注浆,如果围岩较软,拔钎后塌孔,无法将注浆锚杆插入,使用气板机将锚杆带入。如果气板机还不能将锚杆带入,则考虑使用锚索钻机钻注浆孔。注浆采用单液浆,水泥与水体积比为1:0.4,如果漏浆严重,则采用封堵式注浆,水泥浆与水玻璃比为1:0.5。封孔。采用注双液浆,水泥、水、水玻璃体积比为1:1:2。
1.4 巷道表面位移观测
锚网索喷注支护工艺完成后,即开展监测工作。布置观测点,每5m设1组,1组2个点,共布置10组,每3d观察1次,经过3个月的观察,数据显示局部最初10d变形速度为2mm/d,多数为1~2mm/d,后20d变形速度变小或等于0;30d后顶板下沉量最大为16mm,左右帮内移量最大为12mm。施工完的巷道没有出现较大的变形,这显示围岩在水泥浆的作用下增加了强度。
2 锚网喷注支护技术在B矿的应用
2.1 工程概况
B矿四水平新副井井底车场进车线,由于该段所遇的周边围岩地质条件复杂,围岩破碎,底板有积水,破坏极为严重,当时采取用木垛临时支护。为保证此段的永久使用进行了修复。
2.2 支护方案的选择围岩破碎打出的钻孔易出现塌孔现象,
药卷极难注入;即使注入由于围岩的破碎难以给锚杆锚固基础;底板打的钻孔内有积水,药卷遇水就失效,不能起到锚固作用。采取先注浆,通过注浆将破碎围岩胶结成整体,改善围岩的结构及其物理力学性质,既提高围岩自身的承载能力,又为锚杆提供了可靠的着力基础,使锚杆对松散围岩的锚固作用得以发挥。锚网喷支护,采用锚网喷支护时利用喷浆封堵围岩裂隙,隔绝空气,防止围岩风化,且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度,提高围岩的稳定性。针对底板的积水,可采取一次性中空注浆锚杆进行底脚锚杆施工。利用注浆充填围岩裂隙,配合锚网喷支护,可以形成一个多层有效组合拱,即锚喷网组合拱,锚杆压缩组合拱及浆液扩散加固拱,然后与锚索形成悬吊组合拱,从而扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力,从而有效地控制深部软岩巷道的大的变形。
2.3 支护参数
(1)采用20mm×2500mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆,锚杆采用树脂药卷端头锚固,树脂锚固剂型号为CK2545,用量为2支/根。(2)采用17.8mm钢绞线锚索,长度8000mm,采用CK2360树脂药卷端头锚固,用量为3支/根。(3)采用6·0mm钢筋焊接而成,网片尺寸为1000mm×2000mm,网格尺寸75mm×75mm。(4)注浆施工中所需材料主要有水泥、水玻璃、注浆锚杆、水泥注浆添加剂等。水泥:采用425#普通硅酸盐水泥,出厂超过3个月禁用;水玻璃:采用38玻镁度水玻璃,模数n=3.2,比重为:1.3551kg/L。注浆材料的质量配比为0·75~0·5:1:0·06(水:水泥:水玻璃);注浆枪:由1″无缝钢管加工而成,长度为1500mm,端头有50mm长的丝扣;水泥注浆添加剂:掺量占水泥重量8%。(5)注浆参数:注浆孔深、注浆终压、浆液扩散半径、注浆孔间排距。
2.4 施工的顺序及方法
施工的顺序为先注后锚由外向内一米米推进。施工方法为先注后锚,注浆时先用YT-27型气腿凿岩机打孔,然后将注浆枪打入,利用布头将枪体与岩孔封严。在枪体尾部戴上1″闸阀,利用QZB-50/6型气动注浆泵向枪体内注入水泥浆,当终压达到2MPa,同时注浆量达到设计要求后维持3min停泵关紧闸阀,待浆液凝固后在卸下闸阀。注浆结束后利用锚索测试注浆效果,如果锚索打不住压说明围岩依然破碎应增加注浆枪的长度,增大注浆压力继续注浆,直至锚索打住压为止。如果锚索能打住压说明破碎的围岩以从新胶结成一个整体,此时可拆除木棚子采取锚网索喷支护。
锚网索喷支护,先拆除木棚子然后破壁,破壁结束后立即喷射混凝土对基岩进行封闭,防止围岩风化,且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度,提高围岩的稳定性。然后按设计间排距打锚杆、挂网喷射混凝土60mm厚,再打锚索复喷混凝土90mm。要求钢筋网必须贴紧初喷砼表面,锚杆预紧力为100N·m。抗拔力为8t。锚索抗拔力为10t。