高温大直径

高温大直径（精选7篇）

高温大直径 篇1

引言

乳化炸药 (emulsion explosive) 是上世纪七十年代初, 由美国的Blabm首先研究、分析阐述出乳化炸药具体生成的技术, 是一种含有水成分的水性炸药, 在各工程建筑领域得到了有效的推广和使用, 因其具有超强的抗水性能, 较高的爆炸安全性以及长久贮存功能等区别于一般普通炸药的优良特性, 从而有效的提高了工程建设的速度, 在一定程度上推动了社会经济的发展进度。为人类社会进步做出了一定的贡献。乳化炸药中的敏化技术是影响乳化炸药生产的基础性根本因素, 直接关系到乳化炸药的爆破性和安全稳定等重要性能。本文主要通过对大直径高温敏化的详细研究, 分析出乳化炸药中最有效的敏化作用, 为各工业领域高温敏化乳化炸药的使用, 提供合理, 有效的参考价值。

一、乳化炸药爆速的详细实验理论

炸药爆速不仅炸药在爆炸是的重要爆轰参数, 同时还是衡量乳化炸药爆轰性能的一项极其重要的参数指标, 了解掌握炸药的爆速就能过估算出炸药的其他不同的爆轰数值, 同时炸药的爆速还是炸药中所有的不同爆速参数中, 一种可以最简单的方法对炸药爆速直接进行准确测量的显示值, 相关化学工业研究人员对炸药爆速的多次研究实验得出的实际有效数据, 为炸药爆轰性能的研究提供了极具参考价值的试验数据, 根据炸药的爆速值, 再联系炸药的组成有利于炸药的配方设计以及其主要性能的评估预测[1]。

1. 乳化炸药爆速的具体试验方法

乳化炸药的测试方法主要有:道特里什 (Dautriche) 法 (即导爆索法) 、测时仪法、高速摄影法、连续示波器法和埋入式压力探针法, 在本次乳化炸药试验中, 主要采用采用北京矿冶研究总院研制的BB-1型智能式爆速测定仪来测定乳化炸药试样的爆速, 此试验方法的基本原理是测试法, 也就是利用炸药爆轰时爆轰波波阵面的电离导电特性, 测定爆轰波依次通过药柱内 (外) 已知距离所需要的时间, 而后求得平均爆速值, 这种方法的优点是操作简单方便、受试药柱不需很长、测定的数据可以用数字显示[2]。

2. 乳化炸药的基本配方

相关化学工业技术研究人员, 必须严格按照乳化炸药的配方, 本试验的乳化炸药的试样中所采用的基本基质如下表所示。

3. 试样乳化炸药中的高温基本敏化方式

在乳化炸药试样试验过程中, 最主要的敏化方式是将一定成分的玻璃微球, 加入到试样乳化炸药基质中, 它主要的作用是将少量的气泡引入到药体中, 让它们均匀的分布在乳化炸药撑腰之中, 由于气体的比热容较凝聚炸药要低, 因此在外界冲击波的作用下, 能量在这些“缺陷”处聚集, 气泡受绝热压缩, 温度升得更高, 最终形成一个热点, 从而验证了大直径高温敏化对乳化炸药的爆速的影响程度[3]。

二、试验、分析大直径高温敏化对乳化炸药爆速的影响

1. 不同温度敏化相对应试验的分析

乳化炸药的成分基质的敏化温度高, 会使之发泡速度过快.同时过高的温度也会导致乳化基质的粘稠度过小, 大大减小了乳化基质对气泡的阻滞作用, 从而使大量气泡逃逸, 导致敏化效果达不到预期的理想效果, 然而每当敏化温度过低时, 则又会导致发泡后效问题, 这也严重制约了乳化炸药的生产和使用, 在低温时, 乳化基质具有很高的黏度, 会导致其内部传热的速度缓慢, 乳化基质局部会出现温度偏高或者偏低的现象, 难以把全部的基质控制在同一个温度点进行敏化[4]。

2. 简述不同敏化温度的实验结果

根据不同温度的敏化乳化基质的实验数据结果, 经过相关化学技术人员的研究, 分析得出高温程度下敏化对乳化炸药的爆速性能有直接的影响关系。在敏化温度较低的情况下, 就会导致乳化基质的粘稠度加大, 严重影响了敏化气泡的均匀分布和生成, 从而导致乳化炸药的爆速性能和稳定性也随之相应变差[5]。

结语

通过本文采用大直径高温敏化对影响乳化炸药爆速的试验研究证明, 敏化温度越高其乳化炸药的爆速性能就越安全越稳定。同时在乳化炸药成分基质基本相同的条件下, 在一定的合适敏化温度范围内, 能够产生合理、有效粘稠度的乳化炸药基质, 从而会导致敏化气泡的平均分布, 使软化炸药具有极其稳定贮存性的爆炸性。此试验数据结果, 有效的为工业化学领域的经济发展提供了科学依据。

参考文献

[1]王平.四种敏化方式对乳化炸药爆速的影响[J].煤矿爆破.2009 (7) .

[2]宋锦泉, 汪旭光膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药爆速试验研究[J].爆破器材.2010 (8) .

[3]程扬帆, 马宏昊, 沈兆武.新材料敏化的乳化炸药爆炸特性研究[J].试验力学.2012 (6) .

[4]胡坤伦, 杨仁树, 李冰.敏化温度影响乳化炸药稳定性的实验研究[J].煤炭学报.2012 (6) .

[5]宋锦泉, 汪旭光, 于亚伦, 崔安娜.玻璃微球敏化乳化炸药爆速特性[J].北京科技大学学报.2010 (12) .

大直径圆钢成型工艺探讨 篇2

钢锭或连铸坯经过锻打后, 可使组织内部微裂纹焊合, 粗大晶粒细化, 消除组织内部的疏松缺陷现象, 使组织更加致密, 纤维流线和外形轮廓一致, 材料的综合性能大大提高。圆钢成型中, 为保证产品表面光滑, 无凸凹, 需要一种专用的成型模具, 模具设计合理与否将对产品质量和生产效率产生重大影响。本文, 笔者就圆钢成型使用原料、成型模具方面阐述自己的观点。

一、原材料选用

1. 原材料选用合适与否关系到成材率高低, 将直接影响经济效益。

舞阳钢铁公司于2008年10月投产了25MN快锻生产线, 生产ϕ200～ϕ800圆钢。在投产伊始, 所生产ϕ300以下圆钢全部采用舞钢公司第一炼钢厂钢锭投料, 产品的力学性能均高于相应标准, 探伤合格率在98%以上, 但因钢锭成材率偏低, 无形中造成生产成本过高, 在激烈的市场竞争中没有价格优势。

为降低生产成本, 增加经济效益, 结合舞钢公司自身实际, 我们生产ϕ200～ϕ300圆钢, 拟采用第二炼钢厂生产的连铸板坯, 连铸板坯的厚度为200～330mm, 宽度为1200～2100mm, 长度任意。

2. 可行性分析。

钢锭的基本结构如下图1, 其冒口约占锭身比重的15～17%, 底部占锭身比重的3～5%以此计算, 钢锭加热的氧化烧损为2%～3%, 切头为1%～2%, 则使用钢锭锻制圆钢的成材率在73%～79%之间。

而连铸板坯由于没有冒口、底部, 理论上连铸坯除去烧损、切头, 其余部分可全部成材, 成材率在90%以上。

锻造工艺中材料的塑性变形不但是成型的必要前提, 而且也是破坏铸态组织、锻合内部缺陷, 使组织均匀化的必要条件。塑性变形程度不同, 锻合的效果也就很不一样。锻比就是衡量锻件塑性变形程度的指标。锻比大小直接影响材料内部组织的锻合效果, 从而影响锻件的机械性能。一般认为:钢锭拔长时, 随着锻比的增加, 产生不同程度的组织变化。当锻比为1.5～3时, 铸态组织得到破碎, 气孔和疏松得到焊合, 使钢锭组织致密。同时, 锻件中心产生沿轴向延伸的流线即出现锻造纤维。这时, 正如图2所表明的使纵向和横向韧性性指标获得显著提高, 一般达50%～200%。但当锻比大于3以后, 锻造纤维越来越明显, 数量越来越多, 与此相应横向塑性和韧性指标随锻比的增加而逐渐降低, 而纵向的塑性和韧性指标则保持不变。锻件的轴向、径向和切向性能差别越来越大。即出现明显的异向性。至于强度极限, 当锻比增加到3以上时也稍有提高, 但并不明显。同时, 锻比过大, 也意味着生产效率降低, 成本增加。

针对连铸板坯, 结合舞钢公司的冶金水平, 我们认为最适宜的锻比为2.5～3.5。

3. 生产实践效果。

舞钢公司锻造厂使用的钢种为中碳低合金结构钢, 厚度330mm, 生产流程为:板坯热送——带温切割——加热——锻造——热处理。原料的切割规格及锻制成品如表1:

从2009年4月开始尝试使用连铸坯锻制圆钢, 与之前使用钢锭投料相比, 成材率可以稳定在85%以上, 经济效益明显。

二、成型模具的改进

1. 在锻制时, 当上砧座压下下时, 在圆弧内腔内的坯料受到挤压产生径向收缩和纵向延伸变形, 外表面形状为类似圆形, 当上砧复位后, 坯料随之旋转一定角度并送进一段距离, 然后重复上述过程。这样, 坯料通过锻打成型, 直到外形和尺寸达到要求为止。其基本结构如图3所示, 该结构只要更换镶块I和镶块II, 就可以生产不同规格的圆钢, 基本满足圆钢生产要求。

锻造厂投产时, 月产量不足500t, 随着市场的开拓, 月产量稳定在1 500t以上, 模具使用频率迅速增加, 上述结构的模具的缺陷逐渐暴露出来, 主要表现在以下几个方面:

(1) 镶块易变形或断裂, 寿命短。

(2) 上砧座与下砧座配合部分磨损快, 一旦磨损导向性极差, 两镶块很难对正, 严重影响生产效率。

(3) 圆钢表面容易产生折叠, 表面不光洁。

由于该结构成型模具存在以上问题, 造成圆钢合格率低, 模具损坏快、更换频繁, 生产成本高。

2. 原因分析。根据锻造圆钢成型模具的作用机理, 对造成模具损坏、影响产品质量的原因作如下分析:

(1) 该结构的导向主要依靠上砧座1与下砧座5之间的配合部分导向, 在使用过程中, 该配合部分随上砧作往复动作, 使用一段时间后, 由于摩擦作用, 该配合部分的间距增大, 使镶块I和镶块II很难对正, 容易造成圆钢弯曲, 给后续工作带来麻烦。而且, 一旦没有对正就施压, 压力将作用到上砧座1的侧壁上, 容易掰断侧壁或使侧壁变形, 导向性更差。采用这种结构的导向是不合理的。

(2) 模具圆弧部分设计的不尽合理。该套模具的成型部分依靠圆弧部分完成, 该端圆弧为正圆的一部分, 在生产中, 进入模具前的坯料上存在明显的棱角, 压下量稍有不慎, 金属就被挤到型腔之外, 翻转90°以后形成折叠, 如图4, 这是折叠产生的重要原因。

3. 改进措施。

(1) 原来模具的导向仅仅依靠上下砧座的配合导向, 改进后的模具添加了导向柱, 其基本结构如右图5:

导向柱直径为ϕ120mm, 以保证有足够的强度, 这样整个模具的导向由4根在两侧分布的导向柱控制, 由于4根弹簧起到平面支撑的作用, 避免了上砧在复位时倾斜, 基本上保证了模具的定位精度。如果长期使用后, 上砧定位孔发生磨损, 只用更换导柱即可, 而不用更换整个上砧。

(2) 根据受力情况, 坯料进入弧形部分时是由点接触逐渐变为面接触的, 模具弧形部分大部分为无用圆弧。因此将弧形部分应为圆弧和与之相切的直线L1、L2组成, 如图6。这样的弧形同时具备V型砧的特点, 集弧形砧与V型砧的特点于一身, 其特点如下:进入砧子前的坯料截面可以适当放大, 此时的拔长似V型砧锻造, 有效地避免了折叠产生, 可以提高拔长效率, 接近成品尺寸时靠圆弧部分成形;V形侧壁在一定程度上也起到了导向作用, 减少导向柱的磨损。

三、经济效益分析

1.原材料从使用钢锭到使用连铸坯, 针对ϕ300以下圆钢, 虽然钢锭与连铸坯价格几乎相同, 但成材率可提高5个百分点, 成材率每提高一个百分点, 成本至少可降低50元/t, 按照年产ϕ300以下圆钢10 000t计算, 则每年可降低生产成本500 000元。

采用新型胎具后, 更换的主要部件为导向柱, 而不是更换上砧座和镶块, 从而使模具消耗费用大幅度降低。

大直径内螺纹的检测 篇3

内螺纹测量, 对于小螺纹国内外最常用测量方法是使用相应的螺纹螺规, 这种方法方便且全面。但是对于大的内螺纹, 直径达到Φ200甚至更大的时候, 因为螺纹量规制造很困难, 成本极高, 那么大的内螺纹如何测量?螺纹牙型可以选用样膏加万能显进行检测。内螺纹小径可以使用游标卡尺进行测量。大径可以通过小径测量值加上两倍的牙高测量值进行计算, 内螺纹测量的重点和难点在于中径值的测量, 以下对两种方法进行概述。

1. 卡尺式测量

1.1 标准结构

对于外螺纹中径的检测, 在国内外最普遍的方式是三针测量方法, 这种方法即简单而且费用低。本方法是借鉴外螺纹的检测方法和理念进行实现。但是多一个标准件, 标准件的中径值为D, 如图1所示。

在这里标准件的两个槽形状必须与螺纹牙型是一致的, 同时两个槽距为0.5P (P为螺纹螺距) 。

1.2 测具结构

根据三针测量的原理和方法, 设计如图1测具, 在这里两个小圆盘的中心相距为0.5P (P为螺纹螺距) 。小圆盘与三针起着同样的做用, 所以小圆盘的R值参考外螺纹三针直径选用准则进行选择。

1.3 测量方法

先在标准上校对测具, 读取并记录此时测具实际值D0。然后使用校完的测具对内螺纹进行测量, 读取并记录此时测具实际值DM。那么被测螺纹内中径的E可以这样计算:

E=D+DM-D0

2. 旋转式测具

2.1 设计原理

首先看下面现象的计算。一个半径为R的圆O, 正三角形△ABC内接于圆O, 如图2所示。

假设在内接三角形的边BC没有变化, 而圆O半径变化为X, 那么线段AD变化为多少?

圆O半径R增加X以后, B C固定不变, 则正三角△ABC变化为三角形△A′B′C′, 求A′D′。

由图2可知:

由于BD固定不变, 所以:

由式 (2) 、式 (3) 得:

如果R大与100, 而X小于0.2, 则X2相对来说是很微小的。

由式 (4) 可得:

由式 (1) 、式 (5) 可得:

由式 (6) 、式 (7) 可得:

由此可得结论:只要圆O半径增加X, 那么三角形的高就增加3X。即圆O直径变化为2X进, 那么三角形A′D′变化为3X。

2.2 测具

在一个正三角形的3个角上各安装一个可以滚动的小圆盘, 其中有一个圆盘是可以沿圆半R活动, 假设点A是可以活动的, 其余两点B, C固定。从上面推算可以看出如果螺纹中径发生了变化, 点A随之变化, 假设中径变化量为2X, A点的变化量即是3X, 通过在A点加装测量A点变化的工具 (如千分表) , 便可推测出螺纹中径的变化量。中径的变化量与A点的变化量之比是2∶3。为了让小圆盘能直接接触到螺纹中径, 且达到ABC三个点同时在一个螺纹扣上, 所以把A、B、C三个点圆盘高度做成顺时针或者是逆时针相差1/3螺距, 当然这还是无法读出螺纹中径数值, 需要做一个标准件, 标准件直径等于螺纹中径, 测量螺纹前先对在标准件对测量进行归零校准。假设在螺纹上测量的值为D1, 那么测量螺纹中径实际值E=D0+D1。

结语

大直径内螺纹由于螺纹量规制造难度大、难以维护, 工作环境的变化容易影响螺纹量规的变化造成测量不准确, 同时假如加工的零件变形严重, 那么螺纹量规不适用, 所以使用螺纹量规测量大直径内螺纹有着种种弊端。使用以上设计的量具, 结构简单、容易制造、受环境影响小、维护容易简单。如果零件发生变形, 使用以上量具可以发现并测量出来。此两种量具使用简单方便, 适用性强, 是国内外先进行测量方法。

摘要：在民用航空发机中, 特别是大型发动机中有很多大型螺纹零件。GE航空中型别为GE90和GENX中有多个大型内外螺纹零件, 直径达到Φ600。螺纹的测量中, 外螺纹在国内外大多使用三针测量, 而内螺纹测量是一个大难题。本文对大直径内螺纹的测量难点进行分析, 并对其检测方法进行研究和论证。

关键词：内螺纹,三针直径,螺纹中径

参考文献

取代巷道大直径钻孔的施工 篇4

a.钻机的钻矩、给进力和起拔力要足够大, 既能够满足在中厚煤层上钻进4600mm钻孔所需的扭矩和给进力, 又要满足在处理孔内卡、埋事故强力起拔时所需的起拔力;b.对使用大扭矩、大给进力和大起拔力钻机配套使用的辅助设备要匹配;c.研制钻进4600mm钻孔的钻头和配套螺旋钻杆, 既要保证满足保直钻进要求, 又要保证排粉的要求。

2 钻进取代顺槽横贯 (巷道) 的大直径钻孔

2.1 大直径钻孔参数。

由于试验场地的煤层稳定, 结构简单, 属于中灰低硫优质无烟煤, 而且是在尾巷与回风巷之间试验, 此处煤质起伏变化不大, 孔深较浅, 且是贯通孔, 钻孔深度在17—50m之间。4个试验钻孔的开孔、终孔倾角和方位角等参数见表1。

2.2 钻进用设备。

钻进试验用设备主要包括钻机、泥浆泵。2.2.1钻机。试验钻进用钻机为ZDY4000s全液压坑道钻机。该钻机的扭矩、给进力和起拔力大, 可以满足在中厚煤层中钻进4600mm钻孔所需的大扭矩、大给进力及大起拔力的要求。2.2.2泥浆泵。选用泥浆泵的主要功能是排岩 (煤) 粉、冷却钻头及防尘。

2.3 成孔用钻具。

2.3.1钻头。4113mm三翼金刚石复合片。该钻头中间内凹, 破碎岩石时孔底中部形成短岩心柱有利于钻头的导向作用, 加上钻头体上有较长的外保护, 对孔底有较强的切削作用, 而对孔壁很少产生切削作用, 试验中用于开孔和先导孔的保直钻进。由于四翼合金钻头在设计中采用20mm x 20mm X8mm的大片状合金, 钻头前端有长200mm的导向结构, 也同样镶焊大合金片, 所以, 该钻头碎岩能力较强, 通水排渣流畅, 具有良好的导向性能。同时, 钻头的四翼结构设计有利于在发生埋钻事故时, 钻头能够顺利地提出孔底。2.3.2钻杆。分析473mm外平式和489/420mm高强度螺旋式2种钻杆。2.3.2.1 473mm外平钻杆。a.钻杆接头采用内加厚方式使局部壁厚增加, 并通过摩擦焊接方式和钻杆体相连, 钻杆成型后外径为473mm, 杆体部分内径为54.02mm, 而两端接头内径为437mm, 这样增加了钻杆易损坏部位的强度, 而又不浪费材料, 解决了大能力钻机配套间题。b.钻杆管材经调制处理, 强度达到1205的标准。c.钻杆两端接头扣型为圆锥螺纹, 螺距为5mm, 采用零紧密距控制公差, 丝扣采用数控车床加工, 精度较高。d.钻杆刚性好, 抗弯扭能力强, 其厚壁及高强性能可满足深孔大直径钻孔的钻进要求, 在试验中末发生一例钻杆折断事故。2.3.2.2 489/420mm高强度螺旋钻杆。489mm的钻杆体和螺旋叶片2部分组成。钻杆体连接采用2种方式。一种为接头连接, 两端扣型为圆锥螺纹, 采用零紧密距控制公差, 丝扣采用数控车床加工, 精度高;另一种为插销式连接, 采用高强度“u”形插销, 配合“o”形圈进行密封, 这种连接方式钻杆拆卸方便。螺旋叶片是用厚度为10mm的高强钢板加工而成, 焊接在钻杆体上。该钻杆的优点是有利于排出孔内岩 (煤) 屑, 在钻进时起保直扶正作用。2.3.3测斜仪。测斜仪结构简单、能耐震、测程大、测量结果直观、操作维修简便等特点, 是一种轻便、简捷测量井斜变化, 及时指导施工的测斜仪器。

2.4 钻进成孔工艺。

成孔钻进采用三级成孔的工艺结构, 即开孔时采用4113mm的子翼金刚石复合片钻头保直钻进至设计孔深, 完成导向孔, 经测斜确认钻孔方向沿设计向方延伸后, 换20mm扩孔钻头配同径螺旋钻杆扩孔至设计孔深, 最后再用4600mm扩孔钻头配直径420mm螺旋钻杆扩孔钻进至设计孔深终孔。

2.5 排粉方式及冲洗液的作用。

由于试验钻孔为水平钻孔, 且钻孔孔径为600mm, 加之试验矿煤层为小厚煤层, 煤层较软, 瓦斯含量大, 成孔过程中空内出渣量很大, 使用冲洗液排粉, 极易发生塌孔、埋钻事故。所以, 先导孔钻进时, 使用高压水流排除钻进过程中产生的煤粉, 扩孔钻进时, 岩煤粉较多, 采用螺旋钻杆机械式强制排粉和高压水冲洗相结合的排粉方式, 即冲洗液是作为辅助作用, 其主要作用是冷却钻头, 灭尘, 钻进过程中产生的煤粉主要靠螺旋钻杆强制排出, 以满足大直径钻孔钻进的排粉要求。

为了节约用水, 保持施工钻场的清洁, 在钻场一侧开挖1个冲洗液循环池, 在钻进过程中循环供水, 但应该注意的是:从钻孔排出的岩 (煤) 渣必须过滤或沉淀后, 再排入循环池, 以免渣块颗粒过大而堵塞泥浆泵。另外, 用水作为冲洗介质, 每次开钻前必须等孔口正常返水后.方可开钻, 以免钻头水眼被岩 (煤) 渣封堵, 每次停钻后, 必须用水冲洗钻孔3-5min, 才可以停泵。

2.6 钻进工艺参数。

钻进工艺参数主要是指钻压、转速和冲洗液量。试验过程中, 根据所掌握的地质资料、所采用的螺旋钻杆配四翼合金钻头的钻具组合及孔门排渣情况, 及时调整钻进工艺参数。先导孔钻进时, 给进系统压力控制在3.5-5MPa之间, 主轴转速控制在160—180r/min之间。

2.7 钻孔轨迹控制。

2.7.1全面系统掌握煤层地质资料, 结合钻孔方位角和倾角, 煤层走向和倾角, 合理地选择开孔方位角和倾角, 并尽可能选择煤层较稳定地段施工顺煤层大直径联络巷钻孔。2.7.2严格控制开孔孔位、倾角和方位角误差。一般开孔的孔位的误差控制在5cm以内, 倾角、方位角误差控制在1cm以内。2.7.3用钻孔跟踪设计方法, 即根据前—个钻孔施工情况选择确定下一个钻孔的开孔参数。2.7.4先导孔钻进时, 采用内凹复合片保直钻头钻进成孔。2.7.5开孔前, 将钻机摆放平稳, 固定好.并校验开孔参数无误后方可开钻。严防钻机松动或移位, 一旦发现, 立即重新加固或者复位后重新固定。2.7.6钻进过程中, 严格按照钻机操作规程及工艺规程参数进行, 如果误操作或发生孔内异常使钻机挪位, 应及时复位并重新加固钻机。

3 建议

为了进一步推广和推进大直径联络巷钻孔技术的发展, 总结经验, 不断创新, 针对试验中所发生和发现的问题, 提出以下建议:

3.1 试验中研制的大直径螺旋钻杆自重过大, 人工拧卸劳动强度大, 同时增加钻具自重容易造成钻孔下斜。

随着新型复合型金属材料的发展, 建议改进螺旋钻杆的加工材质, 在满足高强要求的前提下, 进一步减轻螺旋钻杆的自重;同时在设计上优化设计参数, 尽量加大螺旋间距、减小螺旋叶片厚度以减轻自重。

3.2 大直径钻孔在施工过程中, 钻孔钻岩 (煤) 粉量大, 施工过程中如不能及时清理, 将限制施工场地, 影响工人操作。

参考文献

[1]张海权, 王惠风, 王向东.大直径高位钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的研究[J].煤炭科学技术, 2012 (6) .

大直径深立井快速施工工艺 篇5

1 工程概况

潘一矿东区设计规模3.0Mt/a, 由主井、副井、第二副井、风井组成。其中风井立井井筒直径8.0m, 冻结深度269m, 井筒全深872.3m。风井井筒穿过新生界第四系地层和煤系地层的上、中部, F32大断层从井筒区穿过, 井筒水文地质条件复杂。风井井筒于2008年7月1日开工, 施工时合理组织, 科学管理, 精心施工, 创造了10个月井筒安全到底的好成绩。

2 冻结段机械化配套工艺

冻结法是我国施工深厚表土层井筒的主要方法[2]。井筒冻结的施工工艺, 取决于先进施工机械的应用, 而合理的机械化配套是发挥先进施工机械的保证[3]。

2.1 冻土掘砌

冻土掘砌筑段, 井筒中布置2台HZ-6型抓岩机装罐、2台CX-55B挖掘机破土, 配以风铲、气动破碎机刷帮。采用人工挂钩翻矸, ZL-50装载机、10T自卸汽车排土。采用JKZ-3.6/15.5绞车挂5.0m 3吊桶作为井筒主提升, J KZ-3.2/15.5绞车挂5.4m 3吊桶作为副提升。砌壁采用高度为4.0m的MJY液压金属整体下行刃角模板浇筑混凝土外壁。砼下放采用DX-3.0m3吊桶, 经过分灰器浇入模板, 分层振捣, 实现掘砌平行作业。

2.2 内壁浇筑

采用液压滑模砌壁, 砼由DX-3.0m3吊桶经过分灰器浇筑入模, 由下向上连续浇筑, 分层浇筑、振捣。滑模盘高度1.4m, 均匀布置12~24组千斤顶, 每次滑升速度控制在10~30分钟以内, 以强度满足滑升、混凝土不粘模板为标准。

2.3 冻结基岩段施工

在冻结基岩段, 风镐、风铲挖掘困难, 采取钻爆法掘进。FJD-6型伞钻打眼, 防冻岩石乳化炸药装药, 地面起爆。坚持光面、光底、弱冲、减震爆破技术。

3 井筒基岩段机械化配套施工工艺

在基岩段施工中, 仍采用短段掘砌作业方式, 施工时, 除继续采用表土段的机械化配套设施外, 重点对爆破进行了研究, 真正实现了深孔爆破, 确保了快速施工。

3.1 钻眼爆破

施工中采用了表土段“四大一挖”施工工艺, 采用1台改造的FJ D-6型伞钻, 钎杆长度为5700m m, 掏槽方式为直眼分段挤压式, 炮眼深度为5500~5700, 与高度为4m的模板配套, 循环进尺不低于5m。在施工过程中根据工作面岩石软硬程度, 及时调整爆破参数, 提高爆破效率。创造了风井基岩段平均月进尺110m的良好成绩。井筒基岩段爆破参数见表1。

3.2 出矸系统

在吊桶下方, 布置2台HZ-6型抓岩机, 配合小型挖掘机清底, 提升设备不变。该机械化系统, 包括清底时间, 循环出矸时间可以控制在8h左右。

3.3 井筒砌壁

井筒砌壁采用MJY型整体模板砌壁, 模板高度4m。集中搅拌站搅拌砼, 输送车将砼运至井口, 采用DX-3.0m3吊桶下放至模板。为了提高浇筑质量, 加快浇筑速度, 采用对称浇筑。在冬季施工, 用热水搅拌砼, 确保砼浇筑时温度不低于15℃。过含水层时, 添加防水剂, 以提高井壁防水性能。

4 立井井筒临时改绞配套施工工艺

立井井筒到底后, 在施工方向上, 由自上向下施工转换为水平方向施工;上下的人员和材料需要通过井简进入平巷;掘进矸石需要由平巷转入井筒提升;运输方式转换为矿车运输、罐笼或吊桶提升的组合运输方式;同时工作面大量展开, 需要的提升量增加较大[4, 5]。所以要缩短建井工期, 必须对井筒的提升系统进行改造, 在这个环节上实施科学地机械化配套方案。

4.1 改绞方案

主要是将吊桶改变为罐笼提升, 以满足巷道施工需要。改绞后, 风井选用井筒施工期间2JK-3.6/15.5绞车结合一对1.5t双层2车带防坠器普通金属罐笼进行提升, 以满足后期工程施工需要。采用8根18X17+FC—32—1770钢丝绳作为罐道绳, SGY—20型液压拉紧装置固定;4根18X7—36—1770 (左右各两根) 钢丝绳作为制动绳。井筒中设置2路准900mm玻璃钢风筒, 风井井口附近安设三台FBD—NO7.5/2X45防爆压入式对旋轴流式风机结合井筒内安设的两路准900mm玻璃钢风筒及通向工作面的胶质软风筒构成压入式通风系统;布置准159mm×4.5mm和准57mm×3.5mm无缝钢管个1路, 作为压风及排水管路;另, 设置1路HYU2×10通讯电缆, 2路MYJV428.7/15KV3×95高压动力电缆。

4.2 提升绞车选型

改绞后, 采用2JK-3.6/15.5提升绞车, 卷筒直径D=3600mm, 卷筒宽度BT=1850mm;最大静张力为200KN, 最大静张力差为180KN。经核算, 选用2J K-3.6/15.5主提升绞车满足要求。

5 结束语

5.1 潘一矿东区风井井筒选用合理的机械化配套方案, 创造了大断面深立井井筒10个月安全到底的好成绩。

5.2 施工中由于实行了掘、砌“滚班制”, 保障了掘、砌正规循环作业和辅助工作的配合, 使掘、砌、运转三大系统协调一致。

5.3“四大一挖”机械设备的合理配套, 达到了快速出矸清底的目的;可变径金属整体模板, 实现了一模多用, 节省了支模、拆模及上下提升辅助时间, 施工安全性和工程质量显著提高。

5.4 井筒到底后, 改绞的机械化合理配套, 满足了后期巷道施工中大量重大装备的要求。

参考文献

[1]张馨.特厚层表土大直径深立井冻结法施工及关键技术研究[J].铁道建筑技术, 2008, (5) :59-67.

[2]牛学超, 洪伯潜, 杨仁树.煤矿悬浮下沉钻井井壁筒轴向失稳特性与滑移试验研究[j].煤炭学报, 2008, 33 (11) :1235-1238.

[3]王敏建, 崔建井.立井筒表土冻结段施工工法探讨[J].煤炭工程, 2005, 24 (01) :54-56.

[4]方体利, 牛学超.大直径深井施工机械化的设计与应用[J].中国矿业, 2010, 19 (1) :107-110.

大直径竖井滑模改进技术措施 篇6

关键词：大直径竖井,滑模改造,工艺

1 工程概况

引水发电系统阻抗式调压井布置在引水洞的末端, 为全基岩内开挖的竖井。竖井的开挖直径为14m, 阻抗孔开挖直径5m;井顶平台的高程为EL445.0m, 底板高程为EL383.0m, 竖井的总深度为62m, 其中, 阻抗孔深17m, 竖井深45m。调压井井壁采用钢筋砼衬砌, 竖井的衬砌厚度为1m。衬砌砼的标号为C25, 二级配。

2 施工方法及程序

2.1 特点及使用范围

本改造工艺适用于衬砌直径较大 (7m以上) , 井深偏深 (20m以上) 的工程, 对于闸墩、溢流面、面板、坝体亦可借鉴采用。

本改造工艺的优点 (创造点) :

(1) 使用大功率千斤顶 (HA-10型10t液压爬升式千斤顶替代原设计3t普通千斤顶) , 减少了千斤顶和爬杆的数量 (爬杆由原设计�25圆钢改为�48钢管, 数量减少了一半, 重量降低一半) , 同时降低了液压系统的功率和流量;

(2) 由于千斤顶数量的减少, 减轻了滑模结构的自重, 降低了费用, 给更大直径的竖井滑模施工提供了良好的条件;

(3) 使用钢模板制作模板面板, 降低了材料损耗, 有利于残值回收, 降低了费用;

(4) 采用溜管运输混凝土, 降低了机械使用费用, 减小了施工投入。总之, 大功率千斤顶的使用和爬杆的材料的变更, 对滑模施工的前景带来了相当大的希望。

2.2 施工工艺

2.2.1 工艺说明。

滑模施工设计方案。

(1) 滑模施工设计采用液压自动调平滑升模板施工。模体结构为钢结构制作:模板选用P2012普通钢模板, 模体锥度按1%设计, 上口直径为12006mm, 下口直径为11994mm。钢模板通过角钢、螺栓等固定在滑模的围圈上, 围圈分为上下两道, 间距为65cm, 模板上口距离高出上围圈30cm。围圈由12#槽钢卷制而成, 通过提升架与操作盘相连接。操作盘由鼓圈加桁架梁结构组成, 上部铺设50mm厚的马道板板作为工作场地。为了减少滑模的自重, 滑模下部的辅助盘设计为2.0m宽的圆环状, 利用10#槽钢制作, 使用�25的圆钢悬吊在提升架和桁架梁上, 铺设50mm厚的模板作为行走通道, 内圈采用�20的圆钢作为防护栏。辅助盘的外部直径为11.60m, 内圈直径为7.60m。滑升动力装置采用YZXT-36型自动调平液压控制台, 均匀布置16台HA-10型10t专用液压千斤顶 (实际需要工作能力为5T) 。利用�48×3.5脚手架管作为支撑杆预埋在砼内, 支撑杆接长采用焊接, 平面上和井筒环筋以及井壁锚杆焊接加固。

(2) 提升悬吊系统布置。井口布置提升和悬吊用钢结构主梁, 在主梁上用�159mm钢管焊制提升龙门架, 用一台JD-25调度绞车提升吊笼, 负责人员上下、材料以及小型工器具的运输。在主梁一侧, 布置砼入仓运输系统, 利用钢丝绳悬吊�159mm的钢管作为砼下料管, 下部接缓冲器、活节管、操作盘上设溜槽下料入仓。

(3) 辅助系统布置。

1) 在井内悬吊一根35mm2的动力电缆向滑模的液压动力系统供电。鉴于滑模连续施工的特点, 此电缆必须和备用电源形成回路, 以备意外停电时滑模能够正常提升, 防止被黏结到砼井壁上;

2) 辅助盘周围布置一圈PVC洒水养护管, 直径为�25, 管壁上每隔40cm左右开孔, 向井壁喷水。沿竖井侧壁布置一根�25的PVC管向井下供水, 供水管可以悬吊在井口梁上;

3) 在井壁上对称布置两个测量控制点, 采用重垂线进行测量, 控制竖井的中心线, 滑模盘的水平控制采用水准仪进行测量。

2.2.2 工序流程

根据滑模施工工艺的特点以及现场的实际情况, 制定如下的工序流程:

施工准备→井底平台砼的浇筑→滑模组装→钢筋制安→埋件、埋管的安装→砼浇筑→滑升→下一循环 (直到滑升结束进行滑模的拆除施工)

(1) 施工准备。滑模施工的施工准备工作包括滑模鼓圈以及桁架结构的制作、井口桁架梁以及卷扬机的布置、下料管路以及风水管路的铺设等等准备工作。

1) 在井口附近的场地进行鼓圈以及桁架结构的制作, 制作过程中, 严格控制加工尺寸以及平整度, 为滑模的组装创造条件。

2) 利用16T汽车吊进行井口梁和卷扬机的吊装布置, 在井口梁和卷扬机布置完成后, 作好井口周围安全护栏等防护设施的制安。在以上工作完成以后, 利用汽车吊配合完成下料管路、风水管路以及电缆等的架设等工作。

3) 在水管铺设完成以后, 立即进行井壁以及底板的清洗、浮石撬挖等工作, 为滑模施工作好准备。然后利用型钢和马道板作为防护平台, 支撑在阻抗孔上部, 避免石渣等杂物掉入引水洞造成事故。

(2) 井底砼浇筑。井底砼的浇筑范围如第2页示意图所示的6m直径以外的浇筑范围, 为了后浇块与先浇块之间接缝良好, 要求在先浇块浇筑完成以后, 将缝面做凿毛处理, 并且在水平面上布置橡胶止水带, 防止缝面渗水影响围岩。钢筋在缝面以外不允许截断, 仍然按照钢筋图纸进行钢筋的安装施工, 缝面以外的环向钢筋可以在以后进行安装。钢筋安装完成以后, 在分缝位置安装圆弧模板和橡胶止水带, 并进行砼的浇筑施工。

(3) 滑模组装。在完成井壁的冲洗, 底板砼凿毛、冲洗后, 进行竖井砼边线的放点工作。按照测量边线在砼平台上进行滑模组装。在滑模的直径表面平整度等达到验收要求后, 再安装千斤顶、支撑杆以及液压油路系统;并完成滑升时测量控制放线、模板验收工作。滑模组装完成以后, 要达到以下质量要求 (见表1) :

(4) 钢筋制安。钢筋的加工在钢筋加工厂进行。由技术人员根据设计图纸和变更通知的要求制作钢筋的下料表, 交钢加厂进行加工。钢筋的加工误差应该达到以下质量要求。

钢筋加工质量要求:钢筋的接长采用手工电弧焊接, 钢筋直径≥28mm时, 应采用帮条焊接;其余钢筋采用搭接焊接的方式, 搭接长度为10d。因为竖井的直径较大, 立筋的数量较多, 为了避免钢筋接长的时间过长而影响滑模提升施工, 要求立筋同一断面的接头率为20%。钢筋的绑扎施工应该严格按照有关的规范执行。

(5) 埋件、埋管的安装。根据施工图纸, 竖井内部设置了爬梯。为了滑模能够正常施工, 拟将爬梯改为先预埋-10×100×150mm的钢板, 钢板后部焊接4根20cm长�12的光面圆钢, 待砼浇筑完成以后在辅助盘上进行爬梯的焊接。

固结灌浆孔已经先期钻孔完毕, 在砼浇筑时拟预埋�50的PVC管。进行PVC管预埋施工时, 要将一端和固结灌浆孔贴紧, 并用水泥砂浆固定牢固, 另一端应该用塑料布等封住管口, 防止砼进入, 并应该能够顶紧滑模模板。

(6) 砼拌制、运输。调压井砼的拌制在拌和站集中拌制, 由砼罐运输车运到调压井EL445平台, 然后将砼料卸入溜槽, 通过溜管、溜槽送入砼浇筑工作面。

(7) 滑模浇筑滑升施工。滑模施工按以下顺序进行:下料――平仓振捣――滑升――钢筋绑扎――下料。滑模滑升要求对称均匀下料按分层30厘米一层进行, 采用插入式软轴振捣器振捣。滑模正常滑升根据现场施工情况, 确定合理的滑升速度, 按正常滑升每次间隔2小时左右, 控制每次滑升高度30厘米, 计划日滑升高度控制在2.5-3.5m。

初滑以及正常滑升:砼初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下六个步骤进行:第一次浇筑100mm厚半骨料的砼或砂浆, 接着按分层300mm浇筑第二层, 等浇筑厚度达到700mm时, 开始滑升30mm-50mm, 检查脱模的砼凝固是否合适。第四层浇筑后滑升150mm, 继续浇筑第五层, 滑升150mm-200mm, 第六层浇筑后滑升200mm, 若无异常现象, 便可进行正常浇筑和滑升。

滑模的初次滑升要缓慢进行, 并在此过程中对液压装置、模板结构以及有关设施在负载条件下作全面检查, 发现问题及时解决, 待一切正常后方可进行正常滑升。

施工转入正常滑升时, 应尽量保持连续施工, 并设专人观察和分析砼表面情况, 确定合适的滑升时间, 并根据以下情况进行鉴别:

(1) 滑升过程中能听到“沙沙”的声音;

(2) 出模的砼无流淌和拉裂现象, 手按有硬的感觉, 并能留出1mm左右的指印;

(3) 能用抹子抹平。停滑措施及施工缝处理:滑模施工要连续进行, 因意外停滑时应采取“停滑措施”, 砼停止浇筑前, 按设计要求埋设橡胶止水带, 砼停止浇筑后, 每隔0.5-1小时, 滑升1-2个行程, 直到砼与模板不在粘结 (一般4个小时左右) 。对于施工缝, 在复工前将砼表面乳皮凿掉, 用水冲净, 先浇一层减半骨料砼或水泥砂浆, 然后再浇筑正常配合比的砼。

(8) 滑模拆除。滑模滑升至EL445m高程时, 滑模滑空后, 将辅助盘锁死在井口, 利用16t汽车吊将模体分片吊离井筒, 最后将辅助盘吊出, 滑模装置拆除的注意事项:

1) 必须在跟班队长统一指挥下进行, 并预先制定安全措施。

2) 操作人员一律配带安全带。

3) 拆卸的滑模部件要严格检查, 捆绑牢固后下放。

3 安全保证措施

(1) 辅助盘要设护栏;操作盘面经常保持清洁;竖井井口和阻抗孔孔口必须作好防护设施, 以防坠物伤人。

(2) 注重日常检查, 以确保各种悬吊装置要牢固可靠。

(3) 注重电气的维护和管理。

(4) 卷扬机等设备的操作必须配备专业人员, 井上、井下采用电铃联系, 井口配备专职的井口工把守井口。

4 实例分析

(1) 调压井工程中采用大直径竖井滑模改造施工方案, 井身衬砌直径12m, 深度45m, 圆形断面, 全基岩内开挖竖井, 井口采用锁口钢筋混凝土保护。

(2) 施工采用的基本参数:仍然采用‘7’字形爬升支架, 操作平台由5#角钢焊接成的轻型桁架梁结构和鼓圈焊接而成, 主体结构的重量约20t。面板采用P3012模板替代原设计方案5mm钢板 (附带5#角钢作围囹) 的面板结构;原设计32台3t千斤顶减少为16台HA-10型10t千斤顶;爬杆由原设计32根�25圆钢改为16根�48钢管。

(3) 为了加快混凝土入仓速度, 降低机械设备使用的费用, 采用�219×5mm钢管作溜管, 缓冲节下部悬挂10m长串筒运输混凝土料入仓。混凝土基本无分离现象, 入仓速度保证了大直径竖井滑模的上升速度。

(4) 创造性地改变了缓冲节的结构, 使缓冲节的使用寿命由1000m3提高到了1500m3左右。缓冲节结构见图1。

大直径深水桩基础施工 篇7

南京长江四桥北塔墩基础采用高桩承台结构, 设有38根Ф2.8m钻孔桩, 采用梅花式布置, 按摩擦桩设计, 桩尖土层为微风化粉砂岩。钻孔桩桩底标高-110m, 桩顶标高为-3.0m, 桩长107m;从3月15日开钻至7月30日最后一根桩完成浇筑, 施工过程中未发生一次大的安全质量事故, 38根桩全部为Ⅰ类桩。

采用KPG3000A型和KTY3000B型钻机进行钻进, 钻孔分批次进行, 投入100t和165t水上浮吊各1艘配合钻孔桩施工作业, 进行钻机设备移位和钢筋笼下放等工作。钢筋笼在后场长线法制作, 再分节运到现场进行竖向对接, 主筋的连接方式为直螺纹套筒连接。桩身混凝土采用垂直导管水下灌注, 由岸上2×HZS150型混凝土工厂供应, 搅拌车与拖泵结合泵送至施工点。

2 施工难点

桥墩处地质变化不大, 其中-60m以上为砂层, -60m以下为岩层。钻岩深度达50m, 岩层中钻进进尺较慢, 每班进尺约1.4m, 钻头磨损快, 易发生掉钻事故。单桩钢筋笼总重约45t, 共分9~10节, 起吊对接安装难度大, 混凝土一次性灌注方量大, 持续时间长, 需要精密的施工组织。

3 成孔工艺

本工程选用回转钻机气举反循环排渣钻进成孔, 根据钻孔所处地层不同, 需选用相应泥浆性能。泥浆选用见“表1不同地层泥浆性能表”。

为保证孔底沉渣厚度满足规范要求, 钻孔至设计标高后, 将钻头提离孔底0.5~0.8m, 开慢转速, 不停泵继续慢慢往下清孔至设计标高。清孔完毕后, 报请验收。清孔过程中对泥浆性能进行调整, 使泥浆性能指标达到“表2泥浆性能指标”要求。

终孔验收后, 即可进行下放钢筋笼作业;下放钢筋笼后, 再进行二次清孔。二次清孔后泥浆性能指标应满足混凝土灌注前泥浆性能要求。

4 钢筋笼制安

钢筋笼分节制造安装, 由于北塔墩钻孔桩钢筋笼的全长约109m, 按照单根钢筋9~12m的定尺长度, 结合运输条件, 可分为9~10节吊装入孔对接, 每根桩钢筋笼在长线台座基础和胎模上制造。钢筋笼运输吊装均设计专用吊具设备, 为避免钢筋笼吊装运输时损坏和变形, 在笼内焊接米字支撑。钢筋笼吊装下放时及时解除米字支撑。单桩钢筋笼连续制作, 各桩钢筋笼流水施工, 钢筋笼主筋对接一定要保持预制和安装的统一, 即预制时对接在一起的两根主筋, 在安装时必须保证也是这两根主筋对接 (在钢筋车间分节拆除接头时应事先做好对应的标记) ;主筋对接时, 同一接头两个丝头之间的间隙不得超过1mm, 若间隙太大, 可用导链葫芦将这两根主筋进行对拉。根据桩顶处钢护筒的椭圆度及偏位情况在桩顶处设置钢筋笼限位钢筋, 控制钢筋笼的平面位置,

5 问题及解决方法

5.1 掉钻及解决方法

33#孔在成孔工程中, 在孔底标高为-80.6m时, 钻机扭矩表盘显示扭矩过大, 钻架晃动非常厉害, 无进尺, 提钻后发现, 钻头牙轮掉落一个, 利用电磁铁牙轮被顺利打捞。在孔底标高为-99.5时, 钻铤以上第三节钻杆在法兰变截面处断裂, 发生掉钻。探明钻杆的准确位置, 采用专业打捞器, (打捞器结构包括连接法兰、打捞器内套杆、滑动块, 打捞时下放打捞器, 在触碰到钻杆时, 转动打捞器套杆, 使打捞器套杆插入钻具中, 缓慢提升, 倒齿面的滑动块与钻具的接触面加大、压力加大、形成自锁, 成功实现钻具打捞) 一次打捞成功。针对钻岩深、易掉钻的情况, 要求钻孔队伍将疲劳老化钻杆替换为新钻杆, 同时定期地对钻头、钻杆上的受力螺栓进行检查, 发现有扭伤, 及时修换, 避免掉钻事故的发生。

5.2 孔形不合格及解决方法

钻孔桩成孔后的成孔检测一定要请有专业资质的检测单位, 选用先进的设备进行。8#孔在成孔检测时未发现孔形有问题, 当钢筋笼下放至第七节时 (此时孔底标高约为-70m) 无法沉放。扭转钢筋笼, 吊机快速起落钩, 依然是束手无策。钢筋笼分节拆除提起后, 发现第一节至第四节钢筋笼出现严重的变形, 已经扭成了麻花。采用先进设备再次检孔后发现在-60m至-70m之间出现了两个台阶, 形成了“S”形孔, 只能进行扫空。这次事故给我们留下了深刻教训:桩基施工作为一项隐蔽性工程, 必须严格按照施工流程进行施工作业, 出现问题, 必须弄清原委后采取有针对性的措施, 做到有的放矢。

5.3 堵管及解决方法

北塔墩桩基直径大, 孔底深, 理论浇筑方量为710m3, 混凝土方量大, 浇筑过程必须要连续进行。26#孔在灌注混凝土时, 由于混凝土配合比不合理, 坍落度损失过快, 拔球后在导管埋深仅有50cm时发生了堵管。迅速关闭料斗仓门, 略微提升导管, 使漏斗中的混凝土缓慢下落, 在埋深为1m时, 换上小漏斗后仍继续堵管, 提升导管, 用长钢筋插捣都没有效果。无奈只能将料斗中的料放掉, 待实验室改善混凝土配比后再进行灌注。灌注混凝土是桩基施工的最后一道关键工序, 实验室应针对炎热夏季施工的特点优化配合比设计, 确保生产的混凝土具有良好的和易性、流动性和可泵性。

6 结语

大直径深水桩基础施工难度大, 风险高, 要减少事故的发生, 就要坚持以预防为主, 防微杜渐的原则, 严格管理, 要求施工作业人员具有高度的责任感。这样才能满足建设工期的要求, 少投资多收益。

摘要：本文以南京长江四桥北塔墩桩基础施工为背景, 阐述了大直径深水桩基础的工艺流程, 结合实际施工过程中出现的问题及解决的方法进行了分析。

关键词：钻孔桩,施工技术

参考文献

[1]公路桥涵施工技术规范. (JTJ041-2000)