深井煤矿

深井煤矿（精选6篇）

深井煤矿 篇1

摘要：为了解决矿井深部开采通风能力不足、通风阻力大、地温高等问题, 通过对比2种回风立井施工方案, 确定了在矿井深部中央施工一回风立井, 并把原回风井改为进风井的方法, 对矿井通风系统进行改造, 从而优化了矿井通风系统, 解决了深井通风困难、注浆土源匮乏等问题。

关键词：回风井,通风系统,通风阻力

1 矿井概况

跃进煤矿已有50 a的开采历史, 井田走向长3.8～6.8 km, 倾斜长2.0～3.9 km, 开采面积约22 km2, 开采深度超过900 m。矿井开拓方式为斜井多水平分区式上下山开拓。核定年生产能力为150万t, 截至2008年底, 全矿井可采储量为6 249万t, 矿井尚可服务40 a。

矿井通风方式为中央并列式, 通风方法为抽出式。进风井4个, 即主斜井、副斜井、立井及西风井, 其中立井及西风井为辅助进风井;回风井1个, 即东风井。东风井安装2台 (1台备用) BD-Ⅱ-8-№24轴流式通风机承担全矿井通风任务, 其电动机型号为YBF450M1-8, 转速742 r/min, 功率2×280 kW。运行工况为:排风量6 218 m3/min, 负压 2 989 Pa, 风叶角度2.5°。矿井生产采面集中在二水平23、25采区, 23采区采用上下山单翼开采, 25采区采用下山双翼开采。2个采区均布置3条下山 (两进一回) 交替生产, 交替重叠生产时间3个月左右。其中23下山采区布置1个综放工作面, 25采区布置1个综采工作面;2个采区共布置4个开掘工作面。西翼22、24采区可采储量为2 504.2万t, 正在开拓准备。

跃进矿矿井总进风量为5 899 m3/min, 总回风量为 6 015 m3/min, 等积孔为 2.18 m2, 最大通风流程11.8 km;经计算, 矿井西翼采区开采后, 需风量为8 328 m3/min。

2 通风系统改造的必要性

(1) 随着矿井开采深度增加和-200 m水平西翼采区的准备, 地温有所升高, 通风线路增长, 通风阻力进一步加大, 西翼采区通风将更加困难。现有主要通风机BD-Ⅱ-8-№24不能满足矿井向深部延伸、西翼采区开拓供风的需要。

(2) 回风路线长, 原施工巷道断面小, 扩修困难, 造成通风阻力大;增加风量, 通风阻力增加更大。目前, 主要通风机风叶角度已调至最大负荷值, 不能通过改变风叶角度增大供风量。

(3) 矿井通风阻力达到2 989 Pa (大于规定要求) , 易造成自然发火。

3 新风井方案确定

根据井上下对照图及地面地形情况, 按照井筒设计尽量减少压煤、安全、经济的原则, 并考虑对现有生产接替的影响程度以及便于新采区开拓接替等因素, 本次对新风井设计提出2种方案。

3.1 方案Ⅰ

新回风立井位于-200 m水平西翼采区上山矿井边界, B钻孔附近, 落底于2-3煤顶板中, 通过22采区回风上山与二水平西翼回风大巷连通。井筒净Ø5 m, 井深473 m。

(1) 优点。

①能够尽快解决二水平西翼采区的通风问题。②井筒较浅, 初期投资少, 建井工期短。③井筒落底后, 可实现二水平轨道、回风大巷对掘, 有利于西翼采区提前形成。

(2) 缺点。

①对于矿井东翼采区, 通风线路长, 风阻大, 不利于通风。通风系统形成时间较长, 不利于解决目前矿井通风线路长、采掘面地温较高问题。

②回风上山在西翼采区上部回采后, 维护困难, 修护量大。

3.2 方案Ⅱ

新回风立井位于井田深部中央, 2#暗副斜井井筒西侧, 距A钻孔约90 m, 落底于2-1煤顶板岩石中, 直接与二水平西翼总回风巷连通。井筒净Ø5 m, 净断面19.6 m2, 井深724.8 m (图1) 。

(1) 优点。

①风井位于井田深部中央, 通风方式合理;对于东西两翼采区通风, 通风线路短, 通风阻力小, 运行经济安全性较好。②与方案Ⅰ比较, 可较早改善矿井工作环境。

(2) 缺点。

①与方案Ⅰ比较, 井筒较深, 初期投资较大。②风井地面地形狭窄, 工业广场布置较困难, 挖、填土方量较大。

通过方案比较, 为及早解决矿井风量不足、风阻大、东翼采区采掘工作面地温较高问题, 改善矿井工作环境, 确定方案Ⅱ为新风井施工方案。

4 通风设备选择

经计算, 矿井需风量为8 328 m3/min, 通风容易时期通风阻力为2 181.3 Pa, 等积孔3.54 m2;通风困难时期通风阻力为2 450.3 Pa, 等积孔3.34 m2。

根据矿井通风容易、困难时期所需风量、总阻力、通风机附属装置的阻力、自然风压, 计算出矿井通风容易、困难时期所需风量、静压, 在通风机特性曲线上, 选择满足矿井通风需要的通风机, 从而确定通风机的工况点、型号、转速, 而后选择相配套的电动机。

确定选用FBDCZ (B) -10-№32型隔爆对旋轴流式主通风机2台 (1台备用) , 转速590 r/min。其工况点均处于高效区中, 风机效率80%以上。每台风机选用高压防爆电动机2台, 2×320 kW, 6 000 V, 590 r/min, 负荷系数为0.9。

5 通风系统改造

新风井建成后, 担负着全矿井的生产通风任务, 主要通风机风量由目前的6 200 m3/min左右提高到9 600 m3/min左右, 原回风井 (东风井) 改为进风井, 通风方式由原中央并列式改为中央分列式通风, 通风方法仍为抽出式。

二水平东翼总回风巷通过联络巷与西翼总回风巷沟通, 封闭二水平东、西翼总回风巷与2#暗副斜井贯通口, 这样2#暗副斜井在新回风立井建成投入使用后作为进风井;+170 m水平各硐室均处于进风流中, 符合规定要求。

6 结语

(1) 通风系统改造后, 矿井原回风井、总回风巷、回风井筒变为进风井巷, 在不增加原进风井风量的情况下, 由原回风井承担所增加风量, 解决了深井通风困难问题, 为矿井增加风量创造了条件。

(2) 施工新风井后, 在不增加回风井的前提下, 实现矿井通风系统改造, 便于管理。

(3) 减少通风设施22组, 便于维修管理。

(4) 矿井进风量增加2 400 m3/min, 通风阻力减小800 Pa左右, 从而使通风网络中的通风阻力分配合理且与风量相匹配, 提高了矿井抗灾、避灾能力。

(5) 解决了注浆土源匮乏问题。

(6) 可节省压风、注浆、输氮管路各1 850 m。

加快煤矿深井钻井法施工的研究 篇2

1 我国特殊凿井方法概述

钻井法凿井是利用井筒通过不稳定含水地层的一种特殊方法, 上世纪六十年代初期, 我国第一次成功使用钻井法凿井是在淮北地区。由于其在施工过程中具有打井而不下井的特点, 这样可以有效的降低施工风险和工人的劳动强度, 所以作为一种先进的井筒施工技术受到了煤矿界的高度关注, 致使钻井法凿井技术发展迅猛[1]。经过几十年的学习和研究, 我国从几十米的小型井筒发展如今几百米深度的大型井筒, 其中我国还独立开发设计了ND-1型和SZ9/700型煤矿专用大型钻机等设备。另外, 我国在钻进工艺技术、钻进参数监控、破岩刀具以及井筒支护技术方面同样也取得了很大的进展, 钻井法凿井完全达到了施工机械化、设备制造自主化、技术领先化等国际先进水平。冻结法凿井在我国使用的最多, 其方法最早起源于自然冻结, 但是随着人工制冷技术的发展, 并且广泛的应用, 从而产生了人工冻结法。自从1883年德国利用冻结法成功开凿了103米井筒后, 此项技术在全世界迅速传播。冻结法凿井是通过传统的氨循环制冷技术来实现的, 其主要工艺过程有:冷冻站安装、钻孔施工、井筒冻结和井筒掘砌等部分[2]。我国第一口使用冻结法的是林西风井, 其冻结深度达到105米, 此后经过逐渐的摸索研究, 冻结法凿井工艺技术不断被推广至全国各地区。

2 我国煤矿深井钻井的常见问题

我国煤矿深井钻井受多种因素制约, 主要有:流沙层聚集、涌水流量大、表土冲积层厚、地质水文环境复杂、井直径大、井筒较深等, 另外由于深井井下条件复杂, 伴有地层温度高、压力强、应力大等环境, 使得处理难度加大。从而, 深井钻井应该采用钻井法和冻结法等特殊工艺技术。对于具有深厚表土的地层来说, 由于钻井法在穿越深厚表土地层具有投入少、风险低的特点, 因此钻井法比冻结法更加适合。但通过我国深井钻井工程的实际情况来分析, 钻井法凿井技术还存在着一些常见的问题, 具体方面有:钻井速度的控制、井复杂情况的预防与处理、防偏技术、钻井液技术、落后钻井设备、深井施工刀具的使用等等[3]。

3 做好煤矿深井钻井的有效措施

3.1 加快深井钻井速度

第一, 通过加大钻机总装机容量, 使钻机的功率得到有效的提高, 有效的实现煤矿深井的大直径井筒钻进能力。第二, 通过牙嵌式钻杆和法兰钻杆工艺组合, 加大钻杆尺寸, 提高钻具的性能, 有效的解决岩渣的吸收问题。第三, 由于矿井的深度不断增加, 液柱对井底破碎出来岩屑的压力也不断增加, 结果导致岩屑不不容易离开井底, 最终形成垫层, 从而影响了牙轮钻头碎岩的效率。在这种情况下, 只有采用适合的钻头, 加剧井底岩屑搅动作用, 提高钻井速度, 缩短钻井周期。

3.2 做好事故的预防和处理工作

钻井施工作业期间有可能发生井塌、缩径、掉钻具等事故, 但深井相对与浅井来说, 更容易发生这些事故, 并且在处理这些问题时危险性和难度极大。因此, 我们应该认真检查施工作业中的每一个环节, 把安全事故的隐患消除在萌芽的状态中。如果发生了此上事故, 我们应该针对具体的井下实际情况, 制定有效的解决方案, 采取有效的解决措施, 处理好此类事故。

3.3 采用防偏抖技术

由于煤矿深井的井段较长, 常会出现钻井过程中的偏斜现象, 将导致井壁下沉困难、井下不到底的严重后果。目前, 我们为了有效控制井筒偏斜的发生, 一般采用加导向器钻具、满眼钻具、减压钻进方式、跟踪测量技术等, 并且取得了良好的效果。

3.4 选择合适的钻井液

随着井筒的不断加深, 地层的温度、压力及地层应力都会不断的增加, 这就要求选择一种性能极佳的钻井液。而我国目前使用的钻井液普遍被认为抗温性能较差, 不适合深井的环境因素, 因此, 建议开发和应用三磺钻井液和阴离子型、阳离子型、两性离子型之间功能互补的新体系钻井液[4]。针对目前使用的深井钻井液含有对环境有极大影响的铬离子, 建议研究使用环保型深井钻井液体系, 形成适应各区域地质、工程条件的深井环保型钻井液系列。

3.5 更新钻井设备

由于钻井法凿井技术开发的比较早, 国内在配套使用的设备上还是沿用上世纪70年代的钻机, 这样严重的滞后了煤矿深井钻井的效率, 并且有可能影响到施工作业的质量和安全问题。因此, 我们应该淘汰较旧的钻机设备, 引进一些扭矩大、提升力强的新型钻机设备。

3.6 提高牙轮钻头的使用寿命

牙轮钻头的使用寿命直接关系到煤矿深井钻井的施工成本, 而牙轮钻头主要由密封、轴承和母体组成。由于深井的岩石在地层压力下不仅密度和硬度有了明显的增加, 而且脆性岩石转化塑脆性或硬塑性致密岩石, 直接影响着牙轮钻头的牙齿破碎能力。另外, 随着矿井的深度不断增加, 液柱对井底破碎出来岩屑的压力也不断增加, 结果导致岩屑不不容易离开井底, 最终形成垫层, 从而影响了牙轮钻头碎岩的效率。还有就是滚刀刀体密封性能不好, 泥浆中的颗粒容易进入轴承, 影响滚刀的使用寿命。因此, 应该开发和研究新型刀体密封及压差自动平衡结构, 使密封耐压性增强。为提高牙轮母体的使用寿命, 应该研究牙轮母体材料的机械性能和物理力学, 实现刀齿修复不需热处理的空冷自硬。

4 结语

综上所述, 我国在煤矿深井钻井施工技术已经有了自己一套成熟的理论, 但在今后的工作中, 还应该不断的学习, 总结实际工作经验, 做好我国各地区的煤矿深井钻井工作。

参考文献

[1]洪伯潜.巨野煤田开发条件及井筒施工关键技术[J].中国煤炭, 2002, 04∶6-8+5.

[2]张文.我国冻结法凿井技术的现状与成就[J].建井技术, 2012, 03∶4-13.

[3]许宜坤.我国钻井法施工技术新进展[A].中国煤炭工业协会.第六次全国煤炭工业科学技术大会文集[C].中国煤炭工业协会, 2005∶4.

深井煤矿 篇3

三河尖煤矿HEMS降温系统安装工程, 是徐州矿务集团2008年度重点工程。该降温系统分上、下两个循环, 上循环为热水单趟管路, 下循环为双趟冷水管路, 管路为Φ377×12 mm共计5 500 m。所有系统成型试压后需作进一步的保温处理。

该降温系统管路安装工程位于三河尖煤矿南翼-980 m水平, 主要管路位于南翼回风下山大巷内, 下山斜巷坡度大且长达1 000余m, “猴车”仅能作为运送人员上下使用不可运送管子, 巷道内无运输轨道又没有现成的运输工具可用, 给施工增加了难度和危险。因此, 如何安全运输及快速安装管路成为该系统施工的主要问题。

2 方案的制订

针对上述问题, 初期拟采用在该斜巷内安装轨道的施工方案, 受现场实际施工条件所限, 只有采用安装一段临时轨道后再进行管路安装、待管路安装完毕后再拆除前一段的临时轨道以便继续向前敷设的施工工序, 施工繁琐, 工序多, 极可能影响既定施工日期, 另由于猴车离安装管路中心距离只有690 mm, 距离较小, 不利于安全施工, 所以该方案被否定。经过现场进一步踏勘、反复论证和认真研究, 最后确定采用无轨运输的“旱船”、管子固定在“旱船”上、同时在斜巷的上下两个水平各布置一部绞车、采用两部绞车对拉控制方向的方式将“旱船”上、下拉送将管子运输到指定地点, 再利用三角扒杆和龙门架等设备将管子卸下并摆放在合适的位置的施工方案, 该方案施工工序少、斜巷运输又安全, 可在既定的工期内完成工程的安装。

2.1“旱船”的设计与制作

无轨倾斜巷道的运输是个难点, 对大多数倾斜巷道来说都是有轨道的, 但也有部分是无轨的, 为了保证运输安全, 采用“旱船”作为运输工具。根据工程要求, 设计长3.5 m、宽1.3 m、前部焊有防滑栏、两端上翘15°的“旱船”, 主要采用16#槽钢、I12#工字钢和角铁及钢板加工而成。具体如图1所示。

在旱船底板上, 16#槽钢上钻孔12-φ22 mm, 用U型卡兰固定φ377 mm管子, 每次允许下放6根管子, 管子长度每根不超过3 m。

2.2 运输系统及安全设施的布置要求

(1) 在巷道中心布置两台电绞, 在斜巷上平台的猴车机头硐室传动轮后方安装一台55 kW绞车, 内缠φ19.5 mm钢丝绳1 200 m, 在-980 m水平距下变坡点30 m处安设一台44 kW绞车作为对拉绞车。绞车地锚或基础必须牢固可靠, 制动系统必须灵活可靠。

小绞车上的钢丝绳为φ19.5 mm, 其钢丝绳的破断拉力19.75 t, 旱船自重0.3 t, 装管子6根, φ377×12 mm, 每根按3 m计算, 6根钢管重约2 t, 旱船和钢管的重量约2.3 t, 斜巷坡度按最大25°计算, 下滑力约0.97 t, 安全系数K=19>13, 满足施工要求。

(2) 在斜巷巷道内敷设声光具备的信号系统, 每隔100 m安放电铃一只, 便于运输管路时通讯联络。运行时, 必须有可靠的联络信号, 信号传递要清晰可靠、准确无误, 信号不清不准开车, 信号标准为一声停, 二声上提, 三声下放, 同时巷道内猴车必须停止运行。

(3) 在上部平车场入口安设能够控制车辆进入摘挂钩地点的阻车器。

(4) 在上部平车场接近变坡点处, 安设能够阻止未连挂的车辆滑入斜巷的阻车器。

(5) 在变坡点下方略大于1列车长度的地点, 设置能够防止未连挂的车辆继续往下跑车的挡车挡。

(6) 在倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆进行阻止的跑车防护装置。

(7) 托绳轮 (辊) 按煤矿安全规程要求设置, 并保持转动灵活。

(8) 倾斜井巷上端有足够的过卷距离。过卷距离根据巷道倾角、设计载荷、最大提升速度和实际制动力等参数计算确定, 并有1.5倍的备用系数。

(9) 运输时, 严禁蹬钩、行人。

(10) 物件的装车力求重心和中心一致, 并用足够强度的绳索或铁丝捆牢。高度超过1.6 m, 上面要铺设绝缘胶皮, 以防碰触架空线。

(11) 斜巷运输, 严格执行走勾不走人制度。

(12) 斜巷运输车辆发现掉道, 立即发停车信号, 下口设警戒, 人员进入保险洞。上口人员先到掉道现场, 发信号、紧余绳, 并确认无放大滑危险时, 方可通知下口上人协助拿道。严禁情况不明时下口直接上人。统一指挥, 撬、垫、顶、吊、拿道人员应躲开有可能倾倒方向。恢复拉运前, 必须详细检查钢丝绳、连接装置、轨道是否有损伤, 确认无问题, 人员撤至安全地点后, 方可发信号启动绞车。

3 施工流程

3.1 施工工艺

施工前的准备→管子的运输→管路的安装→试压→补漆→验收

3.2 施工前的准备

(1) 清理线路沿线杂物和障碍物, 确保施工线路通畅。同时施工人员先对管路内外的浮物进行认真清理, 防止因管路不清洁影响主机运转。

(2) 管路运输至井口房进车侧时应码放整齐, 在每层码放间用木质或胶质材料进行隔挡以方便穿入绳头 (用钢丝绳头起吊时应在管路上捆扎胶皮木块, 防止其管路外漆损伤;如用尼龙带起吊则不用考虑) 。

(3) 设备及工具准备。管路安装所使用工具及设备必须性能良好, 安全装置可靠, 电动工具必须装设漏电保护装置;认真检查制动闸、提升钢丝绳、保险绳、轨道及连接装置 (勾头、马蹬、固定销、滑轮等) 必须符合有关规定, 一坡三挡齐全、灵敏可靠。

(4) 施工前由技术人员对施工人员进行技术安全交底, 交清交明安装管路的质量要求及安全注意事项, 保证管路安装质量和安全状态。

3.3 管路的运输

(1) 每次运输时将管路吊放并用U型卡固定在自制旱船上, 低层不超过3根, 用手拉葫芦或其它方法对其进行捆扎, 如捆扎的管路超过两层, 则应用对其前端进行包裹, 并用钢丝绳将其固定在旱船底座上。在吊装及运输时需对其进行特殊保护, 可在其中间加胶皮进行保护, 吊装时用尼龙带捆绑起吊, 严禁用钢丝绳直接捆扎。

(2) 管子前端连接装置应用主提升绳和保险绳作双保险, 每次上提运输时应安排专人随车巡视, 人员应从踏步上行走, 防止其行车时歪斜造成事故。

(3) 管子到位后, 在卸车时确定无问题后再拆除管路的固定装置。要单根管子卸车, 先在要卸车的管子上部拴好棕绳且固定, 然后拆除卡兰, 利用龙门架等将管路从车上卸下;再次固定管路防止其下滑, 沿途摆放好, 并不得影响安装施工及井巷运输;如条件具备则可直接连接安装管路。

(4) 施工中小绞车上的钢丝绳通过斜巷上滑板坡度转折点时, 在转折点要按装地轮, 减少钢丝绳磨损, 要定期指派专人对钢丝绳进行检查, 当钢丝绳磨损或断丝处达到更换值时必须更换钢丝绳, 以防发生意外事故。

3.4 管路的安装

(1) 用三角扒杆和龙门架, 挂上2 t手拉葫芦, 在管子中间系好一根1/2″钢丝绳头, 绳头绕管子2圈与手拉葫芦勾头挂设好, 拉起管子至安装高度, 在托管梁上放好管子垫木, 把管子落在垫木上, 用φ20 mm的卡兰固定好, 闭好螺母。以此类推直至把管路安装完毕。

(2) 安装时先安装直线段, 遇有拐弯、过圈、埋地、架空处空出, 量出尺寸由矿方报至加工厂进行加工最后统一安装。

(3) 管路安装时两法兰应平行, 并保持同轴性, 以确保螺栓能自由穿入。

(4) 管路安装好后, 要按国家相关标准做水压试验。

(5) 管路安装要按设计图进行, 托管梁埋设深度偏差应不大于-70 mm, 托管梁间距偏差不大于300 mm, 腰线垂距偏差±30 mm, 管子中心距水平间距偏差50 mm。

(6) 管路走线弯曲度不超过3‰, 吊挂牢固可靠。

(7) 法兰盘连接螺栓向上穿, 方向一致, 螺栓露出螺母长度要一致, 不得超过螺栓直径的1/2。

(8) 法兰盘对口密封垫要放正, 螺栓要对称把紧力道均匀。

(9) 管路安装完毕要进行水压试验, 试验压力为工作压力的1.5倍, 接头和焊缝不准有漏水现象。

3.5 系统试压

(1) 安装后的管路要进行水压试验, 试验压力应为公称压力的1.5倍, 以管路连接的设备出水压力为准, 对该趟管路试压以设备正常运转不泄漏为合格。

(2) 该斜巷的垂直高度为280 m, 只需进行开泵打水试验便可满足试验要求。但由于整个系统的压力全部集中在一个点释放, 即使有放气阀在系统的最顶端, 也不能弥补压力集中释放所带来的负压, 这样产生的后果是每次放水处理后都会因负压而造成新的漏水点。为确保系统的可靠性, 采取分段施压, 每隔约200 m左右安装一个放水阀。放水时先从斜巷最上方的放水阀开始, 开启阀门时速度要缓慢, 陆续开启所有的放水阀, 这样就不会产生负压造成的新的漏水点。

(3) 试压通水合格后对管路防腐层缺损处进行补漆防腐处理, 达到要求后才能验收。

4 结论

深井煤矿 篇4

三河尖矿在采掘过程中, 要将矿井3 500 t/d涌水排到地面, 从地面供给井下2 250 t/d的防尘水与700 t/d的洗煤用水, 不仅污染环境, 同时消耗能源和水资源。随着矿井技改后产量的增加, 矿井涌水也将随之增加, 预计每年矿井涌水将有1 60万t/a排向地面, 用电量也要进一步增大, 这与建设环境友好型企业要求是不相适应的。

该矿自2007年6月开始把矿井涌水直接净化与复用项目作为重点进行攻关, 并于2007年12月底在井下完成施工、调试等工作, 目前设备运行正常。实现了矿井涌水的就地综合利用, 改变了原来以地面向井下供水为主的状况, 既保护生态环境, 又节约能源和水资源。

2 矿井及其涌水概况

2.1 矿井概况

三河尖煤矿于1988年8月建成投产, 2006年矿井核定生产能力1.7 Mt/a, 2008年技改工程完成后, 年生产能力为2.2 Mt/a。矿井采用单水平开拓方式, 主水平标高-700, 目前生产水平主要分布在-700、-980。井田内有三河尖区、刘庄区和吴庄区三个勘探区, 目前正在开采三河尖区、刘庄区。

该矿在-700水平井底车场附近, 原有两个水仓, 其中内水仓长度为150 m, 外仓现改称中仓长度为212 m, 两个水仓有效容积约为2 290 m3;2002年发生突水事故后, 在原有外水仓外侧又增补了一水仓 (现称之为外仓) 长391 m, 有效容积为1 890 m3, 水仓的总容量4 180 m3。

2.2 矿井涌水及其预计

三河尖区、刘庄区的涌水量分别为:三河尖区为126 m3/h;刘庄区预计为98 m3/h, 目前实际仅为20 m3/h。目前矿井总涌水量仅为146 m3/h。按目前矿井涌水的实际, 参照集团公司对矿井涌水量预计的批复, 预测矿井今后10 a内 (吴庄区不开采) 正常涌水量应在180 m3/h以内。

2.3 矿井排水及供水

2.3.1 排水状况

2007年由-700中央泵房排出的矿井水全年为125万t。由矿井通风系统排出的水量为:按矿井总风量为10 100 m3/min, 进风空气湿度按87.56%计 (年平均) , 出风空气湿度按96.84%计 (年平均) , 每分钟带出含水蒸气量为124.66 kg (平均) , 每年带出含水蒸气量则为6.55万t;由生产出的煤炭带出的水分:开采前煤炭所含水分约为2%, 开采出来的煤炭所含水分约为7%, 按净增水分5%, 日产6 259 t, 年生产天数按350 d计, 则随煤炭排出的水量为10.95万t, 则总排出水量为142.5万t。-700水平井下中央泵房内置PJ200×9型水泵6台, 正常涌水时, 一台工作, 四台备用, 一台检修。

2.3.2 井下供水情况

矿井每年用于井下防尘用水约78.75万t, 防尘水水源是从地面取之于第四系的地下水, 通过管道输送到井下各用水点, 再汇集到井下水仓由中央泵房排至地面。

2.3.3 矿井实际涌水情况

根据计算, 每年矿井涌水中真正来之于围岩产生的水为63.75万t。因此矿井水处理后, 如果不再从地面向井下输送防尘水, 循环利用矿井涌水, 是能够满足井下生产用水要求的。

2.3.4 矿井水水质

经对目前矿井实际涌水水质的检测, 该矿井涌水水质, 硬度大、矿化度高, 具体参数如表1所示。

3 一体化净水系统的研制

3.1 净化水设备的研制

一体化净水系统由一体化净水设备与相关水仓等组成, 由于矿井水量相对较小, 适宜选用一体化净化水设备, 这样施工时间短, 管理方便。但由于三河尖煤矿副井提升罐笼容许设备的外型尺寸为4×1.4×2.5 (m3) , 而要将净水器各种尺寸限制在4×1.4×2.5 (m3) 之内, 其处理能力一般只能达到20 m3/h, 无法保证矿井水的处理量。因此必须进行现场研制, 采用井下焊接和安装外形尺寸为8×2.25×4 (m3) 三台净化水设备, 顺巷道布置, 占巷道长30 m, 用以保证净化水能力达到4 500 t/d。净化水设备布置如图1所示。

3.2 净化水系统的设计

根据井下水仓的空间情况和安装一体化净水系统的需要, 利用外水仓作为矿井水调节水仓 (初次沉淀池) , 处理系统从外水仓提水;拓宽加高已有巷道, 在井下巷道内加工净化水设备, 被净化水设备处理后, 清水排入中水仓, 中水仓作为净化水的调节仓, 内水仓作为清水仓, 临时水仓作为污泥池。

利用井下水仓就地处理污水, 避免将污水送到地面时造成二次污染。另外, 将外水仓兼作初次沉淀池处理, 处理后的水直接用于井下, 免去将污水提升到地面处理后再送人井下利用的动力、管材等浪费。同时可免去地面重修沉淀池。三河尖矿净化水系统示意图如图2所示。

净化水系统的主要组成包括下列的设备和构筑物:

预沉调节池:利用外水仓;

清水池:利用原有的中水仓及内水仓;

污泥池:原有的沉淀池。

净化水设备及相关参数:

提升泵型号:2台 (1用1备) WQ2260-438, Q=200 m3/h, H=16 m, N=15 kW。

净水器:由集混凝、沉淀、过滤、消毒于一体的3台外型尺寸8×2.25×4 (m3) 设备与1根φ200 mm进水总管, 进水流速1.77 m/s;2根φ300 mm出水钢管管内流速为0.6 m/s (按2/3出水断面计) 组成;单台净水器进水管φ125mm, 进水流速1.51 m/s;单台出水口DN150 mm, 流速1.575 m/s (按2/3出水断面计) 。

压滤机:1台功率为6.3 kW, 日均运行2 h。

加药装置型号:共设3套加药装置, 分别用以投加药剂。其中1套JY-Ⅰ, 配1个φ1.0 m搅拌桶;2套JY-Ⅱ, 各配1个φ1.0 m搅拌桶。

3.3 工艺原理及流程[1,2]

-700外水仓的矿井涌水经提升泵抽吸入主水管, 矿井涌水进入水管即加聚合氯化铝 (含部分非矿净水剂) 进入管道混合器, 矿井涌水在主水管道中迅速与聚合氯化铝混凝, 主供水管与3台净水设备的3根供水支管相通, 矿井涌水进入3台全自动一体化净水器, 进入净水器的矿井涌水自下向上流动, 混凝效果逐渐加强, 矾花由小聚大, 进入斜管沉淀区后, 在斜管作用下, 聚大的矾花下滑沉入沉淀区, 在斜管区完成泥水分离, 分离后的清水向上进入水箱, 水箱内清水向下由配水管送入6个双介质过滤池。经过滤的水进入输水管道经Cl O2杀菌后输入清水池。

矿井水处理过程中的反应、沉淀、过滤、反冲洗、排水、排泥等步骤均在一体化净水设备中进行, 具有效率高, 处理效果好的特点。净水器具有自动进水、自动反冲洗、自动定时排泥多种自动功能, 也可切换为手动操作, 以确保本设备的正常运行。主要处理流程如图3所示。

4 复用系统

复用系统则利用清水泵将处理后的净化水打到-415～-420水平两个清水仓, 高差约280 m, 复用系统的清水泵至-415～-420水平清水仓重新敷设一趟φ2 900 mm管路, 选用2台DGⅡ280-43×9的供水泵, 1用1备, 日均运行20 h。从-415～-420水平清水仓到井下各用水地点仍利用目前已有完整的井下防尘供水管网自流形式供给, 同时为了解决该系统无人值守问题, 专门研制了长距离水位传感器控制水泵开停系统。

5 矿井涌水净化效果分析

5.1 水质分析

矿井涌水经一体化全自动净水设备的净化, 每天按处理水量3 500 t/d计, 消耗聚氯化铝75～85 kg, 高分子非金属净水剂2～3 kg。经非金属净水剂吸附、混凝、沉淀、过滤, 较多指标均有明显下降, 尤其是浊度由104 mg/L降至0.52 mg/L, 与<3 mg/L技术要求相比, 要好得多。水质达到了《煤矿井下消防、洒水设计规范》 (GB50383-2006) 的要求。矿井涌水在净化前后的水质指标如表2所示。

mg·L-1

5.2 效益分析

通过井下一体化净化与复用系统的研制, 不仅解决了在地面净化矿井水时的二次污染问题, 还取得了一定的经济与社会效益。与地面建矿井水处理站相比, 投资减少106万元;净化后的矿井水, 在井上下利用3 000 t/d, 每年可减少地下水资源消耗、能源消耗等280万元/a;在社会效益方面, 较好地保护了矿区的自然环境。

摘要：国内煤矿年排矿井水很大, 但利用率不到20%, 造成水资源浪费。三河尖煤矿根据自身的特点, 研发了井下一体化自动净化与复用水系统, 其中2200t/d净化水在井下直接复用防尘, 剩余约1000t清洁水上排到地面利用。

关键词：煤矿,涌水,净化,复用

参考文献

[1]庄正宁.环境工程基础[M].北京:中国电力出版社, 2006.

深井超深井钻井技术的发展探讨 篇5

关键词：深井,超深井,钻井技术,现状,发展趋势

一、深井超深井钻井技术的发展现状

1.地质环境描述与评估技术

借助地震资料分析底层的孔隙压力和待钻井段岩石力学参数纵向剖面和区域分布。通过这些资料分析该地区是否能够进行钻井作业。

2.防斜打快技术

因为深部地层的非均质性严重, 当进行深井超深井钻井时容易出现井身歪斜的情况。传统的防斜打直技术虽然能够有效解决井筒歪斜的情况, 但是钻井速度慢, 不能保证工期要求。因此, 我国提出了钻柱涡动理论, 并根据这项理论提出了动力学防斜理论, 提高钻井速度的同时防止井筒歪斜。

3.钻井液技术

钻井液体系可以分为油基、水基和气体三种。这三种钻井液体系各有优点:油基钻井液稳定性好, 抗电解质能力较强, 但是其维护费用较高;水基钻井液虽然成本很低, 但是其稳定性较差;我国的气钻技术还在初始阶段, 气钻水平比较落后, 与世界上国家之间还存在比较大的距离。

4.固井技术

要提高固井技术必须要注重固井材料的创新, 水泥浆外加剂在固井工程中非常重要, 我国在这一方面的研究已经基本成熟。

5.信息技术

计算机信息技术在各个领域的应用都极大便利了本领域的发展, 国外的计算机信息技术已经全面地应用到钻井监测中, 近几年我国的信息技术虽然发展很快, 但是跟发达国家还存在很大的差距。

二、我国深井超深井钻井技术发展的障碍

因为我国深井超深井钻井技术的研究时间还比较短, 因此在技术水平、设备工具和操作水平方面都存在很多不足, 在实际钻井过程中, 经常会出现各种事故、而且钻井速度慢, 投入的成本也比较高。此外, 我国国土辽阔且地形条件复杂, 我国大多数油藏都分布在西部地区, 但是西部地区地形情况复杂, 地层岩石泥质含量大, 容易水化造成井壁失稳, 造成井下多种复杂事故的发生。在进行深井和超深井钻井时, 因为深度底层压力和温度都比较大, 因此, 要合理选择钻井液的类型, 一般来说, 选用的钻井液应具有良好的抗温、抗压和防倒塌能力, 而且高温高压的环境也对使用的钻井设备提出了更高的要求。深井超深井钻井最容易出现气窜、漏失等问题, 大多数井眼存在上部井眼尺寸大、下部井眼尺寸小的情况, 这使得钻井使用的工具受到限制同时也会受到各种条件的约束, 钻井速度低, 回收期长, 而且长时间的钻进也会使得井下钻具等设备磨损严重, 影响工程的正常施工。

三、深井超深井钻井技术的发展途径

根据我国的石油资源分布情况, 因此我们要更加注重西部地区、南方海相地区和东部深层油气勘探开发等地区的石油勘探。发展深井超深井钻井技术是石油行业发展的要求, 因此必须将其放在石油勘探开发的重要位置。下面笔者就如何促进深井超深井钻井技术的发展提出自己的见解。

1.首先, 我们要注重对深井超深井钻井技术的理论研究, 只有具备足够的专业基础知识才能此基础上提出创新, 才能让钻井技术的发展走上正确的方向。此外, 还需要积极学习国外先进的钻井技术和钻井经验, 引进国外先进的技术设备和管理经验, 不断加强国家间的技术交流, 只有不断学习才能突破自我。认真学习国外的先进经验并不是照搬, 我们应该根据国外的钻井经验研究出符合我国特有国情和特有地形的新型钻井技术, 找到适应我国钻井技术发展的新途径。

其次是技术持平阶段"在这一阶段经过大量经验的积累和技术的研究"将我国深井%超深井技术的水平提高到世界先进水平#

2.敢于尝试技术创新, 在我国深井超深井钻井技术水平能够跟上世界的步伐之后, 加快对钻井技术的创新, 根据实践中出现的问题, 积极提出新的解决方法和策略, 逐渐形成自己的一套钻井理论体系, 并指导各个油田的勘探开发。

3.我国的深井超深井钻井技术现在还不够完善, 在赶追世界其他国家的钻井技术水平的过程中, 容易出现急功近利的现象, 盲目引进世界的先进设备与先进技术而不根据中国国情进行改进, 这样更不利于钻井技术的发展。在学习国内外先进经验的同时, 要始终牢记中国的国情, 努力研究出符合我国实际的新型钻井技术, 不断创新。同时, 在保证技术创新的同时努力完成对钻井设备的创新, 全面提高我国的钻井技术水平。

4.人才是国家兴旺的关键, 因此, 要加强我国钻井技术人员的培养, 努力培养优秀的专业人才, 实现劳动力与设备的同步更新、共同进步, 这样才能保证我国的钻井技术不断前进, 不断创新, 实现我国钻井事业的发展。

结束语

经济的发展和社会的进步对能源的需求量越来越大, 石油、天然气等能源是我们生活的必需品, 稳定的能源供给才能保证我国经济和社会的稳定发展, 发展深井超深井钻井技术能够有效提高地下原油的采出量, 是获得更好的经济效益必然趋势。目前, 深井超深井钻井技术的研究是各国研究的热门领域, 虽然我国在技术水平和人员管理等方面都存在一定的缺陷, 但是近几年我们的发展脚步已经逐渐跟上世界的步伐, 对于某些方面存在的缺陷和钻井技术障碍, 需要广大研究人员不懈努力, 针对深井超深井问题研究出新型钻井技术, 为我国钻井技术的发展贡献自己的力量。

参考文献

[1]李娟, 何金南, 刘建立.国内外深井钻井技术进步与经济评价初探[J].石油钻探技术, 2012 (05) .

深井煤矿 篇6

深井超深井钻井技术是一项非常复杂的系统工程, 它涉及了许多高精尖的技术。我国的深井超深井钻井技术开始起步于1976年, 在四川盆地我国的第一口超深井基井钻成, 井深达到6011m。近些年来, 随着我国各大油田向深层勘探开发步伐的加快, 深井超深井钻井的数量逐渐增多, 连续刷新钻井深度的记录, 同时这也使得我国在深井超深井钻井技术水平上有了非常大的提高[1]。但是与发达国家相比, 我国的深井超深井钻井技术还存在较大的差距, 钻井过程中仍存在许多问题急待解决。

一、深井超深井钻井技术现状

1. 钻井地质环境描述与评价技术

此项技术是利用地震数据资料对待钻井段岩石的力学参数纵向剖面和区域分布以及地层孔隙压力进行充分地评价分析。通过整体的评价分析来确定此钻井地质环境是否适合钻井作业。钻井地质环境描述与评价技术目前已经进入科学化的研究与应用阶段[2]。

SWD技术、MWD技术、LWD技术在深井超深井钻井工程中已被广泛应用, 这些技术可以通过有效的高压、高温模拟深井超深井钻井过程中的真实情况, 并且综合各种因素进行全方位的分析, 这样的技术对深井超深井钻井作业的指导作用更强, 为深井超深井钻井工程的进行提供了强有力的额基数支持[3]。

2. 防斜打快技术

随着我国塔河、南方新区的大规模开发, 复杂构造带深井超深井钻井数量增长迅速, 高陡构造的防斜问题日益突出, 目前主要还是应用传统的钟摆、刚性满眼防斜技术, 但存在钻速慢、钻井周期长的问题;近几年来新发展的偏轴钻具、柔性钟摆钻具、偏重偏心钻具等防斜技术, 都取得了一定的成功, 但也因为不同的现场条件和对这些技术掌握程度的差异, 施工中依然存在许多问题。国内外防斜钻井技术通常分为静力学防斜技术、动力学防斜技术及预弯曲动力学防斜技术等, 也可以分为被动防斜打直技术和主动防斜打直技术[4]。

3. 复合钻井技术

PDC钻头是靠切削破碎地层而不是靠压入破碎地层, 因此PDC钻头的切削速度与转速成正比, 适合于较高转速、低钻压作业。在转盘钻井中仅仅靠转盘不能充分发挥PDC钻头的作用, 而螺杆钻具的高转速可以为PDC钻头提供井下动力保障, 因此, PDC钻头配合螺杆钻具可以大幅度地提高机械钻速。理论和现场实践表明:PDC钻头+螺杆快速钻井技术能够极大地提高井底钻头转速, 有利于PDC钻头的剪切机理得到充分发挥, 有利于井身质量的控制, 降低钻盘负荷和钻具的扭矩, 延长了钻具的寿命, 可大幅度地提高钻井效率。

4. 涡轮钻井技术

涡轮钻具是一种井下液动马达, 涡轮壳体内装有多级成对的涡轮定转子。涡轮钻具属叶片式机械, 具有高转速下稳定工作的特性, 转速愈高的涡轮叶栅可以得到较高的扭矩, 同时压力降就会增高, 而且较高的转速只能配用孕镶金刚石钻头钻井。减速涡轮的排量高于转盘钻井, 是由于减速涡轮的转速的提高是通过排量来实现的, 排量增加会提高钻头的水功率和提升井底的清洁程度, 有助于提高钻井速度。减速涡轮钻井在深部地层有良好提速效果, 但其适应性有待深入研究。

5. 井眼轨迹控制技术

井眼轨迹控制技术是深井超深井钻井施工中的关键技术。它是一项实现井眼沿着预先设计的轨迹钻达目标靶区的综合性技术。井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程, 可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段等控制技术。合理的井眼轨迹, 既能减小定向施工难度, 又有利于后期的采油、修井、井下施工。尤其深层井的钻井, 斜井段长, 如果井眼轨迹控制不好, 形成较多较大狗腿, 会大大增加钻井扭矩和起下钻阻力, 会导致钻井复杂现象的发生。

二、存在问题

由于我国的深井超深井钻井技术的研究与应用起步较晚, 而国内各大油田对深井超深井钻井技术的大量需求, 我国正逐步形成一条在自主研发的基础上有选择地汲取国外的先进技术的道路。但是我国的深井超深井技术水平与发达国家相比, 仍有较大差距, 诸如钻井的周期长, 钻井所需费用高, 钻井事故多。具体表现在复杂地层井眼失稳严重, 高陡构造井斜比较严重, 难钻地段的机械钻速低, 对地层的地质特性参数评估精度低, 先进的钻井工具依赖进口, 以及防斜打直未能与先进的垂直钻井系统相匹配等。

三、发展趋势

我国深井超深井钻井技术的发展趋势主要分为三个阶段:第一阶段是技术跟进阶段, 通过借鉴学习发达国家先进的钻井技术及经验来促进我国深井超深井钻井技术的发展, 在这个过程中结合我国油气开采中的实际情况进行自我的调整和创新, 深化复杂地质环境下深井超深井钻井技术, 开发出更自动化、更高标准的井下工具及钻机钻头, 紧跟国外先进钻井技术。第二阶段是技术持平阶段, 在这一阶段需要经过大量经验的积累及技术的开发, 努力发展高效破岩技术, 将我国深井超深井技术提高到世界先进水平。第三阶段则是技术创新阶段, 在我国深井超深井钻井技术保持世界先进水平的同时加快技术创新, 在实际应用中遇到的新问题展开新的研究, 以确保我国深井超深井钻井技术的先进性及灵活性。

结语

深井超深井钻井技术的发展是油气藏开采行业的大势所趋, 通过深井超深井钻井技术可以有效提高油气藏的开采效率及质量。我国的深井超深井钻井技术虽然发展迅速, 但是我们也需要正视深井超深井钻井技术与国外先进技术的差距, 在钻井实践中努力提高我国的钻井技术水平, 以期在国际市场上能够获得更强的竞争力。

摘要：深井超深井钻井是对地层深部的油气藏进行钻探, 或是为油田地质进行标准地层的钻探。在深井超深井钻井的过程中容易出现机械钻速低、井底温度高、裸眼段长、井眼易失稳等问题。本文主要分析了深井超深井钻井技术的现状及存在的问题, 根据存在的问题探讨了深井超深井技术的发展趋势。

关键词：深井超深井,钻井技术,现状,发展趋势

参考文献