影响半径

影响半径（共10篇）

影响半径 篇1

摘要：为改善我国中东部地区天然气需求供给, 国家能源局已同意开展西气东输三线天然气管道工程前期工作。河南省唐河分输压气站位于西气东输三线干线, 站址位于河南省南阳市唐河县, 为新建站场, 规划站场内打一眼机井, 满足站场生产生活用水。

关键词：唐河分输压气站,单井抽水,影响半径

1 基本情况

站场设计占地面积范围内现状为耕地, 地势平坦、开阔, 站址西侧为混凝土村道, 北侧有一排高压线, 东侧、南侧为耕地。据现场走访调查, 站场附近当地居民生活用水主要为中深层地下水, 附近村庄生活用水所打机井 (距离站场约800m) 管井口径300m m, 井深102m, 井管采用预制混凝土管, 利用水泵提水, 出水量10m3/h, 水位基本无变化, 且水质良好, 可满足该村800余人的供水需求;当地农田灌溉用水主要为浅层地下水, 井深一般在70m左右。

现状站场内无成井。站场生产生活用水规模最高日需水量44.4m3/d (1.85m3/h, 不含消防用水) 。地表水水体易受污染, 因此站场取水水源为地下水, 且站场附近有中深层地下水可供开采, 且水量、水质均能满足站场用水量要求。站场西侧紧邻公路, 外围站场距离最近的民宅约150m。

2 计算方法

站场区及其附近主要为第四系全新统~更新统冲洪积地层, 岩性主要为黏土、粗砂等, 表层为耕作土, 场区地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水, 赋存于下部粗砂中。根据水文地质钻孔揭露, 场区主要分布第四系孔隙承压水, 含水层岩性主要由第四系全新统冲洪积 (Q4al+pl) 粗砂层, 富水性等级中等, 透水性中等, 含水层顶板水位埋深31.1m, 承压水头埋深3.3m。

基于下列条件:1) 含水层中水流符合达西定律;2) 含水层均质、各向同性, 等厚、圆形且水平埋藏;3) 定流量抽水;4) 抽水前水头面是水平的, 且无垂向补给。因此本次计算以稳定井流为基础, 采用承压完整井模型进行相关计算。

3 计算过程及结论分析

管井影响半径为从抽水中心到实际观测不出地下水位下降的距离, 在这个距离之外, 地下水基本不受抽水的影响。本次通过前期收集的资料, 计算站场拟打机井的影响半径, 从而指导规划机井位置。

前期实测资料为《站场水文地质初勘说明书》, 其中对站场范围内进行了两组抽水试验。钻探结束后, 在有供水意义的含水层下直径为130m m的钢质花管, 正式抽水之前, 进行反复试抽、洗井, 使井中水位剧烈升降形成振荡, 以抽出含水层中的泥浆和细小颗粒, 洗孔以返出清水为止, 洗孔结束后, 24h观测完稳定水位, 然后下外径为100m m的深井螺杆泵, 配备5.5kw发电机进行抽水试验, 本次抽水共进行2个降深, 每个降深稳定时间不少于8个小时, 抽水结束后, 进行恢复水位观测。两组抽水试验各项参数结果见表1。

1) 抽水井流量采用裘布依公式 (公式详见《地下水利用》P15页) :

式中:Q———抽水井流量 (m3/s) ;

K———渗透系数 (m/d) ;

M———承压含水层的厚度 (m) ;

S———降深 (m) ;

R———影响半径 (m) ;

r———井径 (m) ;

2) 对于承压水, 影响半径适用吉哈尔特公式:

其中:R———影响半径;

s———水位降深 (m) ;

k———渗透系数 (m/d) 。

联合裘布依公式及吉哈尔特公式, 可求出渗透系数K及影响半径R。计算结果见表2。

经调查, 站场距离最近居民区约150m, 因此在站场内布置机井进行开采时, 可能引起地下水位下降, 从而对周围建筑物沉降造成一定影响, 因此建议地下水开采应合理规划, 尽可能分时段抽取, 避免集中式大流量长时间抽取。

建议站场日常取水采用连续均匀、小流量、分时段抽水方式, 站场抽水强度为98.7m3/d (4.11m3/h) 以内时, 影响半径为121.17m, 外围站场距离最近的民宅约150m, 则对周围居民的生活用水无影响。

4 结束语

唐河分输压气站工程为西气东输三线天然气管道中段工程在河南省内的一个工艺站场, 西气东输三线天然气管道中段工程的实施, 可以有效缓解我国中东部地区天然气供给, 对促进当地经济社会可持续发展具有十分重要的意义。

影响半径的计算方法有多种, 各文献也有相关的经验取值。本次结合站场的地质勘测情况, 进行理论分析计算, 对站场机井的规划位置有着较为准确的指导意义。

参考文献

[1]《地下水利用》 (宁夏农学院, 第三版) .

[2]供水水文地质勘察规范.GB 50027-2001.

大润发打开生鲜半径 篇2

2014年12月27日，1500个生鲜品项在飞牛网上线。“会爆仓的！”根据前一天内测收到的300多单订单量，飞牛网物流配送总监沙政兵对首日的销量颇有信心。

但在网上卖生鲜，大润发显得还是很谨慎。目前，这一业务的首站只选择在上海；正式外售前，公司在员工中先进行了内测，以检测系统和配送的运行情况；葡萄、杨梅等易烂水果被排除在了目前的销售名单外，目前网页主推、备货最多的是车厘子、苹果、三文鱼等大润发超市门店热销的商品—在线下，大润发正是依靠出色的生鲜经营赢得顾客的。

大润发及飞牛网首席执行董事黄明端创造了“用生鲜引客流”的策略。但这个品类在电商平台上高达 30%的损耗率，让黄明端迟迟不敢把它拿到网上销售。

另一方面，上线1年、定位为全品类电商平台的飞牛网，却因进入晚、缺失特色和营销不善一直没有获得足够关注。其高峰期单日订单量仅7000单—主要市场和销售品类接近的“1号店”，日常订单量是10万单/日。

经过半年左右的权衡，黄明端终于决定，在线上复制大润发超市的引流策略。据大润发介绍，其首批上线的生鲜品项，价格被压缩到了生鲜电商中的最低。“即便如此，我们也可以有利可图。”大润发生鲜商品部副总经理吴卫明对《第一财经周刊》说。

2006年，大潤发在华东仅有30家门店时，吴卫明的团队就开始进行生鲜的海外直采。第一个进口的产品是脐橙，当时，他采购了三个半柜的库存，计算下来，以4.9元/斤的价格销售就盈利，而批发市场上同样的脐橙价格是6.9至7.9元/斤。其后，他又以同样的方式进口了柠檬、车厘子、牛油果等水果，以及三文鱼等水产，大润发逐渐拥有了低价生鲜的口碑。

现在，大润发在华东拥有近130家门店，这让它在采购上能进一步发挥规模优势。实际上，大润发在生鲜品类的毛利率达20%左右，高于食品、日化等快消品。而吴卫明的采购团队同时也为飞牛网服务。

飞牛网上海站的生鲜仓库位于大润发闸北店卖场的3层。据沙政兵介绍，改造仓库的花费，几乎相当于开设两个卖场。相比其他生鲜电商多设在青浦等郊区的仓库，这里离上海中心区域更近。

借此，飞牛网可以做到一日两达，即顾客夜间下单第二天早上即送到，白天订单则在当日下班前送达，这比竞争对手的一日一配更有竞争力。另外，商品也可根据库存情况在网站或门店两个渠道间灵活调整。

大润发计划在其他城市也复制这种“门店与仓库结合”的模式：一个城市选择1至2家门店，作为生鲜品类和其他普货品类的配送站，生鲜品类优先考虑接近市中心的门店，普货品类则可选择稍远门店，全部销售额计入大润发门店，以提高其积极性，飞牛网再与之分成。黄明端认为，这是实体零售进入电商领域的优势。

然而，飞牛网希望依靠大润发实现快速反应的效果可能有限。大润发门店的SKU（库存量）在3万左右，飞牛网则已达到18万，而其绝大多数商品并不在门店的销售范围内。考虑到1号店的SKU已接近100万，刚刚起步的飞牛网或许终有一天也需将仓库搬到市区外。

另外，即使有大润发门店的支持，飞牛网在仓储和物流上的成本也并不比其他电商节省多少。

“我们希望顾客从线下、线上、手机端，都能购买商品。”黄明端对《第一财经周刊》说。自嘲为“电商窗口期关闭前最后一个入场者”的他，曾想找一条捷径。

2013年，他从台湾请来PChome的电商技术团队，但他们设计出来的界面“没有首页”，添加购物车的按钮很难找，顾客下单后也无法查看到自己的订单处理步骤……更严重的是，其搭建出来的系统每天只能处理20万左右的订单量，因为“在台湾，这几乎是一个电商能做到的最大销售量。”

同年6月，黄明端重组飞牛网技术团队，从京东、1号店等高薪挖人。原本几十人的团队规划，现在计划增加到1000人，已差不多是京东技术团队的规模。

2014年12月27日这天，几个大润发门店员工被拉到3楼支援出货，他们让仓库经理王文全发了多次火。“培训多少遍都没用，”王文全跟沙政兵抱怨道，“出货系统被操作坏，还总是自作聪明地按自己理解的方式摆放包裹。”一位在出货口数包裹数的女店员说：“我不喜欢做这种事。”她习惯跟顾客而不是包裹打交道。

“任何一个公司想要向全渠道转型，都需要3至5年，”全渠道零售咨询公司IVIS的执行总监罗瑞福对《第一财经周刊》说，“这需要梳理不同业务之间的竞争、协作关系，以及工作流程的重新设计。”

但全渠道覆盖，是零售商在互联网时代发展的一个趋势，沃尔玛在美国已经通过大卖场、社区店、山姆店等业态的结合，覆盖所有渠道。黄明端也希望用最快的速度让飞牛网成为全国性的电商网站。沙政兵已被要求下周提交在各大区建仓的选址建议。

12月初，大润发还投资了喜士多云超市，其便利店内会设置飞牛网的网购设备。黄明端的目标是在1000个以上的乡镇、社区，开出1万家以上的网购体验馆，并将这一计划称为“千乡万馆”。他最希望飞牛网做到的事情是：“覆盖那些大润发门店没有覆盖到的消费者”。

然而现实是，第一天并没有如沙政兵预料的那样“爆仓”。他跟快递员一起派送当天最后一个包裹时，听到的数字是170单。而订单结构里，上海的徐汇、静安、长宁等没有大润发门店的区域，订单量都是个位数。

影响半径 篇3

煤层注水是用水预先湿润煤体, 即在煤层未开采前或在采煤工作面采煤前, 打若干钻孔, 利用水压力通过钻孔将水压注到煤体内部, 增加煤层水分, 以便减少采掘煤炭时煤尘的产生量。早在二十世纪四十年代, 西德已在井下正式应用, 50年代中期, 已成为德国、俄罗斯、美国、英国、比利时和波兰等世界主要产煤国家广泛采用的防尘措施之一, 采用煤层注水的采煤工作面数量占工作面总数量的百分比很高, 有些国家在煤层所注液体中放置添加剂, 提高了湿润效果。1956年, 我国最先在本溪彩屯煤矿进行煤层注水试验工作, 煤层注水 (包括湿润、压出和疏松等) , 除在鸡西、阳泉矿务局一些矿井的采煤工作面作为防突措施应用外, 在其他矿区仅进行过为数不多的科研考查试验。而这类措施在原苏联各突出矿区是主要的普遍应用的局部防突措施。随着注水工艺参数研究的深入, 我国在煤层注水的相关研究工作日趋深入, 煤层注水越来越成为各煤业集团解决工作面粉尘、瓦斯、矿井降温等灾害的有效手段。近两年来, 许多矿区采煤工作面都已推广了煤层注水, 其中江西丰城矿务局尚庄煤业公司对347工作面煤层注水, 结果显示煤尘含量平均降至原来的1/18, 低于国家规定的10mg/m3的标准, 且工作面温度下降了2～3℃, 工作面瓦斯浓度降低了0.2%～0.3%, 目前煤层注水项目已在该局推广。阳泉矿务局近年来采用短孔注水方式, 有效解决了采煤工作面的粉尘及瓦斯异常涌出问题。

钻孔钻入煤层时, 钻孔周围形成一定的破裂带, 部分瓦斯渗流出来, 同时在煤层注水的过程中, 水渗入煤层孔隙, 充斥煤层孔隙内瓦斯, 提前释放。水分的增加会使煤的吸附能力降低。俄罗斯煤化学家艾琴格尔已研究出经验公式来确定煤的天然水分对甲烷吸附量的影响。

从理论层面来讲, 水力压裂技术也是煤层注水的一种。水力压裂是油、气田开发中一项行之有效的措施。近几年, 美国广泛应用地面钻孔水力压裂技术开采煤层气, 在亚拉巴马州有4000多个地面钻孔开采煤层气。从十九世纪七十年代开始, 我国白沙红卫煤矿、阳泉一矿、抚顺北龙凤井、焦作中马村矿和沈阳地区有关矿井先后开展了地面和井下钻孔煤层水力压裂抽采瓦斯试验, 取得了一定的效果和一些经验。

2 影响煤层注水湿润效果的主要因素

根据浆液的扩散理论, 浆液在多孔介质中的扩散半径R一般为时间t、浆液黏度μ、土体孔隙率n、土体渗透系数k以及注浆压力p的函数, 即R=f (t, μ, n, k, p) 。

大量理论及开采实践证明, 煤体为一种多孔介质。对于同一矿区的同一煤层而言, 煤体的渗透性能随着开采深度、瓦斯压力和煤体的孔隙特征而变化。煤层注水可以理解为克服各种阻力及瓦斯压力的过程, 而瓦斯压力亦不是固定值。因此, 从理论上讲, 各因素对煤层注水渗透湿润效果的影响是比较复杂的, 有待于进一步的深入研究及建立各参数量化模型。对于特定煤层而言, 注水压力及时间是影响湿润效果的主要因素, 即在一定注水压力下, 存在合理注水期。由于各矿区地质及开采条件的差异性, 建立全国统一的量化参数存在很大困难, 在实际注水工作中, 应首先确定注水半径, 并根据注水半径设计注水钻孔, 从而更能在注水工作中做到有的放矢, 达到合理有效注水。

因此, 对于某一特定煤层而言, 注水压力及时间是影响注水效果的关键因素。

3 煤体的孔隙特征及注水过程分析

煤是一种孔隙—裂隙结构体, 根据煤中孔隙大小, 将孔隙级别划分情况如下:

微孔:孔径<0.01μm, 它构成煤中的吸附容积, 通常认为不可压缩的;

小孔:孔径在0.01～0.1μm之间, 它构成了毛细管凝结和瓦斯扩散空间;

中孔:孔径在0.1～1μm之间, 它构成了瓦斯缓慢层流渗透的区域;

大孔:孔径在1～1000μm之间, 它构成强烈的层流渗透区间, 并决定了具有强烈破坏结构的破坏面;

可见孔及裂隙:直径大于10-1mm, 它构成层流及紊流混合渗流的区间, 并决定了的宏观破坏面。

同时, 研究表明煤体具有渗透性能, 影响煤体渗透性的主要因素有:地质构造、煤的水分、地应力、瓦斯压力、埋藏深度、孔隙特性等。因此, 水在一定压力下可以在煤层的孔隙—裂隙中流动, 流动过程可以分为进水、贮水和吸附水等过程, 即沾湿、浸湿和铺展过程。注水过程见图1。

4 某煤矿7407工作面煤层注水实践

4.1 试验煤矿工作面概况

7407工作面为石炭二迭系山西组7煤, 煤层厚度最大为6.6m, 最小为4.6m, 平均为5.4m, 煤层特征为黑色半亮型, 黑色以块状煤为主, 局部煤质松软、破碎, 内生裂隙发育, 局部有夹矸, 厚度为0～0.8m, 工作面倾角2°～10°, 平均为4°。

该工作面位于-700 m东四采区, 工作面走向长度1480m, 倾向长度, 小面40m, 大面150m, 两道沿煤层走向跟顶掘进, 宽4.0m, 高2.4m, 矩形锚联网支护。工作面采用“U”形通风。

4.2 煤层注水方案

根据7407工作面的实际情况, 大面长度为150m, 为使注水钻孔均匀布置并考虑过长钻孔带来的施工难度, 设计采用较长钻孔 (65m) 注水方式。即在工作面顺槽每隔一定距离施工深65m顺层钻孔。利用钻孔对工作面前方煤体进行加压注水。煤层吸附水后可改变其物理力学性质, 空隙水压的增大, 使得峰值强度后的渗透性系数增大, 可大大改善瓦斯在煤层中的流动状况, 对瓦斯抽采及突出防治等瓦斯治理工作具有一定意义。同时, 煤层中水分的增加可大大减少回采期间的煤尘发生量, 如果回采期辅以常规除尘措施将会取得更好的效果。同时, 煤层注水对防火、防冲亦具有很好的效果。注水钻孔参数设计如下:

⑴作面钻孔布置:工作面前期带小面开采, 小面面长40m, 大面面长150m, 即工作面前期倾斜长度190m。针对该面的实际情况, 7407中间巷 (双向) 布置钻孔、7407运输巷单向布置钻孔, 如图2。

⑵钻孔间距:暂定20m。

⑶钻孔倾角:近似煤层倾角。

⑷钻孔深度:65m。

⑸注水压力:4MPa。

⑹封孔深度:8m。

⑺封孔材料:水泥砂浆。

⑻封孔设备:KFB型矿用封孔泵。

⑼钻孔工具:MK-4坑道钻机、3kW岩石电钻。

⑽排碴工艺:MK-4钻机采用压风排碴, 3kW岩石电钻采用水式排碴。

4.3 湿润效果考察

本次试验共施工了16个 (每组8个) 煤层注水钻孔, 两组注水压力分别为2MPa和3MPa。以分别考察不同注水压力下的共性扩散规律及压力影响特性。

试验表明:在注水后初期 (100小时以内) , 注水速率较大, 符合进水-贮水-吸附水过程规律。此后, 随着时间的增加, 而注水量增加缓慢。因此, 合理注水时间是存在的且是相对于压力而言的, 见图4。

采用密集取样分析法进行湿润半径的测定, 在钻孔两侧每隔2m取一个煤样进行分析, 取平均值, 结果如图5所示。同时, 对井下试验数据进行了数理统计及回归分析, 试验分析表明:对于渗透性能、水分含量等参数相同煤层而言, 湿润半径并非随着时间的延长而无限扩大, 两者之间并非线性关系, 见图5。

根据图5、图6测定的湿润半径与注水时间之间的关系曲线可以看出, 注水湿润半径与注水时间之间近似呈对数函数关系, 其形式可表示为:

式中:R-煤层注水湿润 (扩散) 半径, m;

a、b-与煤体渗透性能及注水压力等有关的常数;

从不同注水时间的湿润半径试验结果可以看出, 采用上述曲线方程拟合是完全能满足要求的, 相关系数r在0.9以上。

5 结论

通过对某煤矿7404工作面煤层注水试验及考察, 得出以下初步结论:

(1) 对于某一特定煤层而言, 注水压力及时间是影响注水效果的关键因素。

(2) 对于渗透性能、水分含量等参数相同煤层而言, 湿润半径并非随着时间的延长而无限扩大, 两者之间并非线性关系。试验表明:注水扩散半径与注水时间之间近似呈对数函数关系, 其形式可表示为R=aln (t) -b。

(3) 在同一注水时间内, 随着注水压力的提高, 湿润半径越来越大。

摘要：煤层注水是解决工作面煤尘、瓦斯突出和冲击地压以及坚硬煤软化等诸多煤矿安全问题的行之有效的方法, 扩散半径越大湿润效果越好。本文从理论及试验验证分析了影响煤层注水湿润效果的主要因素, 针对特定孔隙煤层经试验研究了注水时间对湿润半径的影响。

跨半径的五个决策 篇4

连锁三强之一的永乐被国美收购成为2006年中国企业界一件大事。永乐为什么出现财务困境，最终被收购的原因众说纷纭。但是最核心的一个问题，所有的“业内人士”都忽略了，那就是永乐的跨半径战略的失败。

永乐跨出上海的经营失败是典型连锁企业跨半径经营战略失败。跨半径战略经营难题一直是连锁经营企业的难题。一般来说，跨半径战略经营主要指连锁经营企业在跨越现有主要市场迈向另一个资源、人才和地位都相对比较陌生的区域开辟新的市场的经营。主要分为两种：一种是跨越现有城市转向全国性区域的经营，比如永乐试图从大本营上海走出去，实现跨越；另一种则是，从某一国市场迈向国际市场的经营，即国际化的经营，比如国美试图在香港地区和中国大陆以外市场寻求突破；沃尔玛走出美国的国际化经营。连锁企业跨半径经营战略往往会出现的问题是：企业在跨越目前现有经营半径后，竞争优势几乎消失，单店赢利能力急剧下滑，以至于影响到原有市场的经营，导致公司的整体财务出现问题。

沃尔玛在精耕细作美国市场二十余年后，跨越其自身半径走向国际市场，已经开始了其国际化的经营，从案例剖析中，我们看到其在新的市场也出现了种种经营问题。比如在中国市场，沃尔玛的物流优势和IT优势就不能凸现出来，这就是典型的连锁跨半径战略经营在区域市场“失灵”的问题，导致其在中国市场单店经营业绩较其本土市场的差距。虽然面临了一些失败和困难，但我们仍然不能否定沃尔玛跨半径战略经营取得的一些成绩和经验，值得中国企业好好学习。

企业的跨半径战略经营，绝不是把店铺在新的市场开出来那么简单，也绝非单凭宏伟计划就可以一蹴而就，同样也不能仅靠数量的递增和随意的决策。企业如果像沃尔玛那样开展跨半径战略的道路，就需要在以下几个问题上做好决策。

首先，针对性地选择市场。通过认真分析，挑选适合进入的市场。比如永乐进行跨越半径的市场经营时，选择进入北京，实际上并不是一个明智的做法，北京竞争非常激烈，而且已经有两强争霸，如果选择相对竞争不激烈的市场，对于永乐来说，情况可能就会好些。国美通过在香港开店，进行试验，然后再走出国门的策略，相对来说，则属于比较有针对性的选择市场。

第二，选择打入市场的方式。进行新的跨半径市场后，连锁经营是特许、还是直营？是采取合资还是采取收购，还是独资经营？这些都是需要斟酌的。1994年，沃尔玛完全通过整体收购进入加拿大市场。这一选择的合理性主要来自三个方面：首先，加拿大是一个成熟的市场，从头开始创建独立的经营系统无利可图，增加新的商店只会加剧当地已经非常激烈的竞争；其次，美国与加拿大市场在收入与文化方面情况极为接近，因此沃尔玛几乎不需要积累什么新经验；最后，当时的加拿大市场上正好有一家经营不善的零售商Woolco，完全可以低价收购。在进入墨西哥市场时，沃尔玛考虑到美国与墨西哥市场在收入与文化方面差异较大，采取了合资的形式。

第三，复制企业文化与连锁经验。连锁经营从某种意义上来说，就是数字游戏，不断进行复制。跨越半径的经营会使企业的复制游戏的难度加大，这就需要连锁企业针对性地进行文化复制的同时，也要进行本土化。永乐在迈出上海的经营后，在一些区域的经营，实际上很多文化并不是适合当地的氛围，所以一些当地门店的员工和管理人员并不认可这种文化，这也是企业复制的失败所在。

第四，连锁企业跨越半径的发展速度是否能够跟企业的资源进行匹配，我们往往看到，很多企业在跨半径战略经营时，企业本身所具有的资金、资源以及人才并不能满足企业跨半径战略经营的能力，这个时候，就导致了企业的跨半径战略经营的失败。

第五，针对跨越半径的新市场，针对性地选择产品。比如在中国南方和北方的文化差异就很大，上海和西安的消费特点就有很大差异，对于连锁企业来说，不管是家电连锁企业还是零售企业，都要针对当地的消费者，选择产品。比如北方人喜欢大冷藏的冰箱、小冷冻的冰箱；南方人喜欢小冷藏、大冷冻的冰箱。

影响半径 篇5

五阳煤矿煤层透气性低,矿井现有瓦斯抽采效率不高,回采过程中瓦斯浓度超限频繁,安全隐患严重。因此,在五阳煤矿提出采用水力压裂增透技术,拟采用现场试验的方法确定压裂施工参数和压裂增透影响半径,以期为该矿提高煤层瓦斯抽采效果提供理论指导。

1 试验地点概况

试验巷道选在75 - 5#水仓下部通道中,75 - 5#水仓下部通道从75 - 5#水仓通道停掘位置开口,与75- 5#水仓泵房通道呈100°夹角,巷道沿顶板布置,矩形断面,巷道高3 m、宽4 m。巷道附近煤层透气性低,瓦斯抽采效率低,钻孔平均瓦斯抽采浓度10% ~20% ,抽采纯流量0. 008 ~ 0. 02 m3/ min。该区域煤层赋存稳定,平均厚度6. 3 m,煤层顶板以细砂岩、砂质泥岩为主,底板以细砂岩、泥岩为主,地质构造简单,适宜水力压裂技术的实施。

2 水力压裂试验方案设计

2. 1 水力压裂工艺

煤层水力压裂系统主要由压裂泵组、水箱、压力表、流量表、高压管路等组成,如图1 所示。

2. 2 水力压裂钻孔布置

在压裂孔一侧布置1 个测试孔和6 个观测孔,通过测定含水率、抽采浓度和瓦斯纯流量,综合判断水力压裂增透影响半径。压裂钻孔布置在75 - 5#放水巷开口处460 m,孔径115 mm,孔深80 m,采用高压封孔器封孔,根据巷帮应力集中带宽度确定封孔长度为40 m。压裂前在压裂孔一侧40 m处打1 个测试孔,压裂后在同一侧按5 m间隔打抽采观测孔,孔径94 mm,孔深80 m。测试孔和观测孔均采用马丽散封孔,封孔长度12 m。钻孔布置见图2。

2. 3 水力压裂的起裂压力确定

水力压裂时注水压力和流量的确定对于压裂的效果至关重要,压力、流量过小,注入的水通过煤体滤失作用散失,只能湿润煤体; 压力过大,裂缝扩展延伸不充分,同时还有诱发突出的可能性。

孔壁起裂需要克服煤体抗拉强度和地应力,压力计算公式如下[8,9]:

式中: k为地层应力系数,k = σs/ q0; σs为实际铅垂方向应力,MPa; λ 为侧向应力系数,根据文献[10 - 11]和矿井实际地质条件,λ 取1. 5; Rt为煤体抗拉强度,MPa; q0为铅垂方向主应力,k Pa,q0= γH ; γ 为上覆岩层平均重力密度,k N/m3; H为煤层埋深,m。

压裂试验地区埋深505 m,煤层上方岩层平均重力密度25 k N/m3,铅垂方向最大主应力平均11. 6 MPa,水平方向最小主应力平均8. 6 MPa,煤体抗拉强度2 MPa,代入上式可得起裂压力为19. 5 MPa。

压裂泵组选用额定压力31. 5 MPa、额定流量500 L / min的BRW 500 /31. 5 型矿用乳化液泵,并配备1 600 L水箱。

3 煤层水力压裂增透工业试验

压裂前首先调整泵压为8 MPa,系统试运行10 min,检验压裂系统各部分是否正常工作,然后开始压裂,将泵压缓慢调升至17 MPa,运行30 min,观察并记录泵压及流量变化,如图3 所示。泵压为15 MPa时,注水管路内压力一直低于15 MPa,说明此时滤失量大于泵流量,因此缓慢加大泵压至19. 5 MPa,管路压力逐渐增大但始终远低于泵压; 继续缓慢调升泵压,当泵压调整至21 MPa时,管路压力迅速上升,达到峰值后立刻下降; 保持该泵压继续注水,先后又产生多个波峰,且其幅度逐渐减小。压裂200 min后,注水压力保持在17 MPa左右,无明显波动,同时出现若干轻微煤炮声响,为保证安全,停止压裂,判断压裂结束。

此次压裂共持续3. 5 h,最高注水压力20. 8 MPa,略高于计算压力,这主要是由于管道摩擦阻力、煤层的非均质性造成的。总注水量59. 67 m3,注水流量100 ~ 490 m3/ min。压裂至200 min时,出现若干次轻微煤炮声响,说明水力压裂已使一定范围内压力集中区域卸压,压力得到释放。压裂前后对煤层顶底板和煤壁位移进行测量,结果表明压裂过程中巷道及顶底板未发生变形。

4 水力压裂增透影响半径的确定

4. 1 瓦斯抽采浓度及流量变化规律

压裂结束后,对压裂钻孔放水3 d,然后施工抽采钻孔,测定煤层含水量,同时并网抽采。压裂前测试孔与压裂后6 个观测孔30 d的瓦斯抽采纯流量和浓度对比见图4 ~ 5。

由图4 ~ 5 可知,压裂后1#~ 4#观测孔瓦斯抽采浓度和抽采纯流量较测试孔都有较大增长,压裂前测试孔最大瓦斯抽采浓度和纯流量分别是37% 和0. 025 m3/ min; 压裂后,1#~ 4#观测孔最大瓦斯抽采浓度和纯流量分别是80% 、65% 、62% 、62% 和0. 066、0. 053、0. 055、0. 044 m3/ min,瓦斯抽采浓度和纯流量分别增加1. 7 ~ 2. 2、1. 7 ~ 2. 6 倍。15 d后测试孔瓦斯抽采浓度和纯流量基本稳定在15% 和0. 01 m3/ min,而1#~ 4#观测孔抽采浓度在第30 天时仍维持在测试孔初期抽采时的水平,5#观测孔平均瓦斯抽采浓度和纯流量较测试孔稍有降低,6#观测孔瓦斯抽采浓度和纯流量与测试孔基本一致。

6 个观测孔前30 天平均瓦斯抽采浓度和纯流量较测试孔改善情况如图6 所示,压裂后1#~ 4#观测孔平均瓦斯抽采浓度增加2. 3 倍,纯流量增加2. 6 倍,说明水力压裂增透只影响到4#孔至5#孔之间,不超过25 m。

4. 2 煤层含水率变化规律

6 个观测孔和测试孔的煤样含水率对比见表1。煤层原始含水率为1. 23% ,1#~ 5#孔压裂后含水率为1. 72% ~ 2. 96% ,平均2. 2% ,是原始含水率的1. 78 倍; 6#孔压裂后含水率1. 21% ,是原始含水率的0. 98 倍。

由表1 可知,随着压裂孔距离增大,煤层含水率增加幅度逐渐减小,距离压裂孔30 m处时,煤层含水率接近原始含水率,说明压裂后,压裂水影响范围接近30 m。但是综合抽采情况会发现距压裂孔25 m处时,抽采效果已与未压裂时较接近,说明增透范围明显小于25 m,这主要是由于压裂后期已形成很多张开裂缝,在裂缝端面和裂缝面处造成大量滤失,裂缝无法继续延伸,此时压入的水通过滤失作用润湿周围的煤体、排挤瓦斯,但是并未使煤体增透。因此,结合瓦斯抽采效果和煤层含水量变化情况判定,水力压裂卸压增透影响半径为20 ~ 25 m。

5 结论

1) 确定出适合五阳煤矿的水力压裂工艺及压裂参数。由于管道摩擦阻力以及煤层非均质性影响,五阳煤矿3#煤层水力压裂注水压力实际为20. 8 MPa,比理论计算值19. 5 MPa略大,可为五阳煤矿水力压裂工程应用提供理论指导。

2) 水力压裂后增透范围内瓦斯平均抽采浓度增加2. 3 倍,纯流量增加2. 6 倍,煤层含水率平均增加1. 78 倍,水力压裂增透效果明显。

3) 水力压裂后,1#~ 4#孔瓦斯抽采浓度和纯流量显著提高,1#~ 5#孔煤层含水量显著增大。由于水力压裂后期已形成很多张开裂缝,在裂缝端面和裂缝面处造成大量滤失,裂缝无法继续延伸,此时压入的水通过滤失作用润湿周围的煤体,但未使煤体增透。因此综合判断水力压裂增透影响半径为20 ~25 m,为五阳煤矿水力压裂钻孔布置提供一定依据,同时也可作为类似矿井确定水力压裂增透影响半径的有效参考。

摘要：在分析煤层水力压裂增透机理的基础上,根据五阳煤矿地质条件,经现场试验确定出适合五阳煤矿的水力压裂工艺及压裂参数。水力压裂后,在增透影响半径内煤层瓦斯平均抽采浓度和平均抽采纯流量较原始抽采增大2.3倍和2.6倍,煤层平均含水率增大1.78倍。通过综合测定钻孔瓦斯抽采纯流量、抽采浓度和煤层含水率得到水力压裂增透影响半径为20~25 m,压裂湿润煤体范围略大于压裂增透范围。

影响半径 篇6

1 实验方法原理

采用不同的过渡圆弧半径R加工试样,用拉伸试验机,将试样拉至断裂,测定材料不同过渡圆弧半径的力学性能(抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率),并对试验结果进行对照。

2 实验部分

2.1 试验设备及仪器

数控雕铣机、WDW-100型电子式万能试验机。

2.2 实验步骤

2.2.1 实验一

(1)试样制备与测试。选取一块3003-H24冷轧铝板切边余料,取试样的纵轴垂直于轧制方向,按照《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法(送审稿)》(GB/T16865-××××)的规定,分别取R=10mm和R=25mm各加工15个25 mm定标距的矩形试样,试样尺寸如图1所示。在标距两端及中间三处进行试样厚度和试样宽度的测量,选用三处中面积平均值为试样工作部分横截面积S0。进行拉伸试验,计算材料力学性能。

(2)结果与讨论(拉伸试验结果见表1)。

从表1的拉伸试验结果分析:由于本次实验对试样的宽度和试样的厚度只进行抽样,没有进行100%全检,并且按试样的纵轴垂直于轧制方向取样,即测试的是横向力学性能,后经重新核查《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法(送审稿)》(GB/T 16865-××××),其中第6.5.2.1条款规定“镁合金、纯铝及热处理不可强化铝合金的轧制板、带、箔材,试样的纵轴应平行于轧制方向”,第6.4.2.2条款规定“厚度为0.2～12.5 mm的板、带材,应选用50 mm的定标距矩形标准试样”[1]。因此,本次实验的数据不具有代表性,所以,进行了第二次实验。

2.2.2 实验二

(1)试样制备与测试。继续使用实验一的3003-H24冷轧铝板切边余料,取试样的纵轴平行于轧制方向,按照《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法(送审稿)》(GB/T16865-××××)的规定,分别取R=10mm和R=25 mm各加工15个50 mm定标距的矩形试样,试样尺寸如图2所示。对试样的尺寸进行100%全检,在标距两端及中间三处进行试样厚度和试样宽度测量,选用三处中面积平均值为试样工作部分横截面积S0。进行拉伸试验,计算材料力学性能。

(2)结果与讨论(拉伸试验结果见表2)。

从表2的拉伸试验结果分析:本次实验的试样均从同一块轧制铝板中截取,但不同试样的力学性能测试结果相差极大,15个R=10 mm试样抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率的极差分别为36 MPa、25 MPa、4.0%;15个R=25 mm试样抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率的极差分别为41 MPa、33 MPa、6.5%,经过分析很可能是因为本次实验的铝板是取自切边的余料,测试结果的差异是由于材料本身性能不均匀造成的,但这还需要进一步的实验验证。于是,进行了第三次实验。

2.2.3 实验三

(1)试样制备与测试。重新选取一块切边后的合格3003-H24冷轧铝板成品,取试样的纵轴平行于轧制方向,按照《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法(送审稿)》(GB/T 16865-××××)的规定,分别取R=10 mm和R=25 mm各加工15个50 mm定标距的矩形试样,试样尺寸如图3所示。对试样的尺寸进行100%全检,在标距两端及中间三处进行试样厚度和试样宽度的测量,选用三处中面积平均值为试样工作部分横截面积S0。进行拉伸试验,计算材料力学性能。

(2)结果与讨论(拉伸试验结果见表3)。

从表3的拉伸试验结果分析:①本次实验试样的力学性能测试结果较为均匀,15个R=10 mm试样抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率的极差分别为10 MPa、13 MPa、4.0%;15个R=25 mm试样抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率的极差分别为6 MPa、13 MPa、2.0%,因此可以验证,实验二测试结果的差异是由于切边余料本身性能不均匀造成的。②15个R=10 mm试样的抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率平均值分别为153 MPa、128 MPa、20.7%,15个R=25 mm试样的抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率平均值分别为152 MPa、128 MPa、21.3%。比较R=10 mm和R=25 mm的抗拉强度、规定非比例延伸强度、伸长率平均值,极差分别为1MPa、0 MPa、0.4%,两者基本一致。因此,可以得出结论,R的大小对力学性能测试结果没有影响。

3 结论

通过实验论证,得出以下结论:过渡圆弧半径在保证拉伸试验断裂位置符合标准要求的前提下,其大小对拉伸试验的结果没有影响。

参考文献

影响半径 篇7

冷弯型钢一般是用钢板或钢带经模压或冷弯而成。作为一种高效、经济型材,正在各行业发挥着重要的作用。它被广泛应用于交通运输业、机械制造业、电力工业、汽车及造船工业等国民经济各部门,主要用户是建筑业。(冷弯型钢一般是用钢板或钢带经模压或冷弯而成。钢板经过冷弯成型,一方面,屈服强度因冷作硬化而显著提高;另一方面,沿型钢截面各点产生了大小不等的冷弯残余应力,这种冷弯残余应力将与构件承受荷载应力相叠加,从而使得构件某些部位提前达到屈服强度并发展塑性变形,降低了构件的刚度和稳定性。冷作硬化使得钢材屈服强度提高,众多试验结果表明,冷弯薄壁型钢(习惯把壁厚不超过6mm的冷弯型钢称为冷弯薄壁型钢)的屈服强度可提高50%以上[1,2]。为了更广泛地推广冷弯型钢,我们必须考虑厚度超过6mm的厚壁型钢的冷弯型钢,它们的屈服强度程度与薄壁未必相同。

1 模型介绍及模拟过程

1.1 模型的介绍

本文计算的四个模型都是300mm×300mm的型钢,因为结构对称,因此本文研究此对称模型的一半,如图1。此时为未成形之前的板料及模具。

它们的厚度都是10mm,相对弯曲半径r/t分别为1,2,3,4的模型。所谓相对弯曲半径是指成型的模型弯曲部分的曲率半径r与模型厚度t的比值。因为比值不同,计算的展开板料的长度也不一样。为了得到与所需的型钢相匹配的模具的尺寸,以实际材料加工过程的模具设计理论为基础进行相关的工艺计算[3,4]。其中,对于模具之间的间隙值,在理论的基础上进行了反复的实际模拟,得出了比较理想的间隙值。对变形体直接读入材料应力—应变表格。如图2。四种模型的具体情况是:r/t=1模型共有单元3 600个,节点3 801个;r/t=2模型有单元2 160个,节点2 299个,r/t=3模型有单元2 520个,节点2 679个;r/t=4模型有单元2 160个,节点2 299个。

1.2 模拟过程

本文定义了与变形体接触的四个刚体[5],下部刚体相当于实际加工中的凸模,其他三个刚体相当于凹模。对各个刚体施加位移控制表格,如图3,4。来控制其位移以达到加载的目的,以此来模拟板料的成型过程。其中运用的位移控制表格,上下两刚体的相同,左右两刚体相同。将上下刚体移动80mm,左右刚体脱离时脱离100mm。四种模型都经历了800个固定步长。经过三次反复的加载回弹之后取成型模型的一半来进行分析。

其中,模拟过程中的载荷工况和工作参数,四个模型设置一致[6]。

2 结果分析

壳单元的结果输出中包括沿厚度(即径向)方向上不同的层和部分结果信息,本文的壳模型沿模型厚度方向设七个积分点。通过反复模拟四种厚度模型的成型过程,对他们各自的结果进行分析。同时,最主要的是对四种模型的比较分析。图6是要分析部分的示意图。本文分析的是成型的模型最中间的截面上轴向应力的分布。

2.1 各裕型中间截面上节点沿径向轴向应力分析

分析各个模型中间端截面上节点沿径向各层的轴向应力分布,分别对四个模型最大拉、压应力出现的层进行比较,因为相对弯曲半径不同,计算的展开板料的长度也不一样,所以取最长的展开长度来衡量。如图7所示。从图7看出:各个模型中间界面上轴向应力在弯曲段部分达到最大值;并且随着相对弯曲半径的增大,中间截面上弯曲段节点分布的最大拉压应力都是随着相对弯曲半径的增加而减小。

2.2 各模型中间截面弯曲段中心点最大轴向应力值分析

对各个模型中间截面弯曲段中心点沿径向各层的最大应力值进行比较,得到如图8的结果。

由图8看出:随着相对弯曲半径的增大,中间截面弯曲段中心点沿径向方向最大拉压应力都是减小的。

2.3 各模型直角边轴向应力为常数或零节点的分析

找到各个模型直角边轴向应力值接近常数值或者零的节点,记做常数应力值节点。以距离未成形前板料弯曲中心点的距离记,r/t=1、r/t=2、r/t=3、r/t=4模型的距离分别是46.97mm、78.30mm、41.82mm、45.10mm。

由图9看出:各个模型直角边轴向应力值接近常数值或者零的节点的应力值在径向的各层都是近乎相等的。并且,随着相对弯曲半径的增大,该点应力逐渐由微小的拉应力过度到压应力。

3 结论与展望

(1)随着相对弯曲半径的增大,中间截面上弯曲段节点分布的最大拉压应力都是随着相对弯曲半径的增加而减小。

(2)随着相对弯曲半径的增大,弯曲段中心点沿径向方向最大拉压应力都是减小的。

(3)各个模型直角边轴向应力值接近常数值或者零的节点的应力值大小在径向的各层都是近乎相等的;常数应力值节点距离未成形前板料弯曲中心点的距离并没有随着相对弯曲半径的变化而呈现规律性的变化。

展望:本文虽然对厚度相同,相对弯曲半径不同的冷弯厚壁型钢的冷弯残余应力分布和相对弯曲半径对冷弯残余应力的影响方面做了一些工作。但是,在对变形体接触的刚体并没有全部释放,去观察其回弹并进行分析。相对弯曲半径为3、4的模型在模拟过程中并不是特别理想,回弹很大,计算时的收敛系数也很大。另外,未曾在此基础上对材料的稳定性进行分析,这些问题将在后续的研究中开展。

摘要：运用商用有限元程序建立三维的壳模型模拟板料的成型过程。分析了厚度为10mm,相对弯曲半径r/t分别为1,2,3,4的板料在多次成型后,其截面上各节点的轴向残余应力分布情况;以及成型后的模型弯曲段部分点沿径向的轴向残余应力分布。并且通过对四种模型的比较分析得出相对弯曲半径对冷弯残余应力的影响。进而为材料的稳定性分析提供参考,尽可能地为材料的产业化生产提供工艺优化的理论依据。

关键词：相对弯曲半径,冷弯成型,有限元,残余应力

参考文献

[1]王维维.残余应力对厚壁冷弯双槽钢柱整体稳定性的影响.武汉:武汉大学,2005

[2]朱爱珠.冷弯厚壁型钢冷弯效应试验研究及冷弯残余应力场分析.武汉:武汉大学,2004

[3]李硕本,李春辉,郭斌,等.冲压工艺理论与技术.北京:机械出版社,2002

[4]胡世光.板料冷压成型原理.北京:国防工业出版社,1979

[5]陈火红,于军山,席源山.MSC.Marc/mentat2003基础与应用实例.北京:科学出版社,2004

影响半径 篇8

1 测试区域选择

为了保证此次测试结果的准确性和科学性, 测试区域必须满足下述条件: (1) 选择没有施工过瓦斯抽放钻孔的煤层; (2) 最好选择便于施工穿层钻孔的岩层完整区域, 若不满足此条件, 则需选择新暴露的煤壁完整区域; (3) 各抽放钻孔的终孔位置与煤层暴露点之间的最小距离≥10 m; (4) 在测试过程中, 测试区域内的煤层未受到采掘活动的影响; (5) 接入抽放系统后能够独立且方便测试瓦斯抽放数据。为此, 试验地点选择平煤股份一矿丁6-32010胶带运输巷, 测定地点位于胶带运输巷片盘口以里约40 m处的上帮, 此处煤层整体较完好, 无片帮、离层现象且煤层厚度没有明显变化, 符合上述条件要求。

2 瓦斯浓度法测试原理

采用钻孔抽放煤层瓦斯过程中, 依据煤层瓦斯流动理论可以得出, 受抽放动力 (包括钻孔内抽放负压以及煤层瓦斯压力) 的影响, 抽放钻孔周围煤层内的瓦斯不断被抽进抽放管路内, 于是就形成了以钻孔为轴心的近似圆形的瓦斯抽放影响圈, 该抽放影响圈的半径为钻孔的抽放影响半径[9,10,11], 当抽放动力小于深部煤体的瓦斯向钻孔运移的阻力时, 该影响圈便不会扩大[12]。

当在抽放钻孔一定距离施工若干观测钻孔后, 观测钻孔孔口处于开放状态, 当巷道内的大气压力高于观测孔内的气压时, 就会有空气被压入钻孔, 如果该钻孔能够受到抽放效果的影响, 就会降低受抽放影响煤层内的瓦斯含量, 从而造成钻孔内一定孔深处的瓦斯浓度下降, 且有一定的规律性。即受抽放影响的观测钻孔内瓦斯浓度的变化趋势和抽放钻孔的瓦斯浓度变化趋势相似, 而未受到抽放钻孔影响的测量钻孔则处于自然释放状态。

3 测试方案

(1) 按照图1, 垂直煤壁施工4个42 mm、长10 m的测量钻孔 (钻孔编号为1#—4#) , 要求钻孔相互平行, 其中, 1#和2#孔、3#和4#孔间距均为1.0 m, 4#孔施工过程中, 在8 m处测定煤层瓦斯含量作为该试验区域的煤层初始瓦斯含量。

(2) 各测量钻孔施工完毕后, 立即对各钻孔采用聚氨酯和毛巾卷缠法, 用12.7 mm的PVC塑料管 (做集气孔) 对钻孔进行封孔, 聚氨酯封孔段在5.0~5.5 m范围, 封孔段里留0.5 m测量室。

(3) 钻孔密封后, 每间隔5 min测试1次测量钻孔的瓦斯流量和瓦斯浓度, 其目的是考察各个测量孔在无抽放钻孔影响条件下的瓦斯流量、瓦斯浓度。

(4) 在距2#测量孔2.5 m、距3#测量孔2.0 m处施工1个平行于测量孔的抽放钻孔, 孔径89 mm, 长度为25 m。在钻孔施工过程中, 详细记录异常现象, 测试各测量钻孔瓦斯流量和瓦斯浓度的变化, 其目的是考察在施工抽放钻孔的过程中测量孔内瓦斯浓度、瓦斯流量的变化趋势。

(5) 抽放钻孔施工完毕后, 每隔5 min测试1次各测量钻孔的瓦斯流量和瓦斯浓度, 连续测量10次, 其目的是考察抽放钻孔施工完毕后各个测量孔内瓦斯流量和瓦斯浓度的变化。

(6) 测试结束后, 立即对抽放钻孔进行密封, 密封长度应不大于测量孔且不小于4 m;密封好后, 将该孔连接到抽放管路上抽放。

(7) 从抽放孔开始抽放时即对测量孔的瓦斯流量、瓦斯浓度进行测定, 连续测量10 d, 其目的是考察抽放钻孔在抽放过程中各个测量孔内瓦斯流量、瓦斯浓度的变化。

(8) 根据上述测试结果, 分别绘制1#—4#测量钻孔的瓦斯浓度和瓦斯流量随抽放时间的变化曲线。

(9) 所有测试钻孔必须与抽放钻孔平行, 且垂直于煤壁, 与煤层的顶板平行。

4 结果分析

(1) 受试验地点煤层赋存和钻机、钻具操作水平限制, 钻孔施工完毕后, 1#、2#、3#、4#测量钻孔距抽放钻孔的实际距离分别为3.56, 2.60, 2.04, 2.94 m (钻孔成型后的实际轴向间距测量值) , 而4#钻孔在封孔过程中封孔失败, 用聚氨酯将4#孔全部封实, 钻孔之间未发生穿孔和交叉钻孔等现象, 测试结果仍准确可靠。

根据测试结果, 绘制各测量孔瓦斯浓度随抽放时间的变化曲线 (图2) 。从图2中可以看出, 抽放钻孔初始瓦斯浓度为28%, 抽放19 d后, 稳定在6%;1#测量钻孔初始排放浓度为100%, 21 d后降低至78%;2#测量钻孔初始排放浓度为100%, 21 d后降低至40%;3#测量钻孔初始排放浓度为100%, 21 d后降低至36%。因为抽放初期, 各测量孔附近瓦斯压力较高, 瓦斯含量较大, 外界大气压力很难将空气压入到钻孔内, 故各测量孔的初始瓦斯浓度达到100%;根据菲克扩散定律和达西渗流定律, 在煤层瓦斯压力和瓦斯浓度梯度的作用下, 各测量孔附近的瓦斯有一部分通过测量孔从煤层中排出, 在抽放钻孔抽放负压的作用下, 各测量孔附近的瓦斯部分被抽放钻孔抽走, 故随着抽放时间的增加, 各测量孔的瓦斯浓度逐渐下降。

(2) 受采面生产交替的影响, 测定抽放时间未达到设计要求。通过本次测定过程中各测量孔内的瓦斯浓度变化可以看出, 2#、3#钻孔瓦斯浓度变化趋势相似, 抽放21 d后, 2个钻孔的瓦斯浓度基本相等, 均在40%左右;1#钻孔瓦斯浓度变化不明显, 抽放21 d后瓦斯体积分数仍为78%左右, 与2#和3#号孔的瓦斯浓度相差很大。据此可以初步认定:在测试的21 d时间内, 2#、3#钻孔受抽放钻孔抽放影响较大 (下降幅度≥60%) , 而1#钻孔受抽放钻孔抽放影响较小 (下降幅度为22%) 。

研究表明, 抽放影响半径的变化符合r=β槡t的变化规律, 其中, r为抽放半径;β为反映煤层瓦斯动力性质的系数;t为瓦斯抽放时间。即抽放钻孔的影响半径随抽放时间变化而变化, 当抽放时间较长时, 抽放影响半径较大;当抽放时间较短时, 抽放影响半径较小。

平煤股份一矿丁6煤层瓦斯抽放半径为:当抽放时间为10~15 d时, 抽放影响半径可达2.0 m;当抽放时间为20~25 d时, 抽放影响半径可达2.6 m。

测试地点的煤层瓦斯含量如下:采样深度为845 m, 气体组分抽放前CH4为88.68%, N2为11.32%;抽放后CH4为78.17%, N2为21.83%。通过对比分析, 抽放前瓦斯含量为2.45 m3/t, 抽放后测试区域内的瓦斯含量为1.81 m3/t, 下降幅度达到26.1%。通过对丁6-32010胶带运输巷抽放钻孔的实际测试, 井田范围内丁6煤层89 mm钻孔的瓦斯抽放影响半径为2.6 m。

5 结语

通过采用钻孔瓦斯浓度法测试测量钻孔内的瓦斯浓度, 经过对比分析, 得出平煤股份一矿丁6煤层89 mm的抽放钻孔瓦斯抽放影响半径为2.6 m。在生产接替紧张的情况下, 可适当减小钻孔间距, 合理布置抽放钻孔, 实现工作面高产高效。此外, 钻孔直径不同, 其抽放影响半径也不尽相同, 可根据需要, 采用钻孔瓦斯浓度法测试不同直径钻孔的抽放影响半径。

参考文献

[1]杨宏民, 夏会辉, 王兆丰, 等.注气驱替煤层瓦斯时效特性影响因素分析[J].采矿与安全工程学报, 2013, 43 (6) :35-38.

[2]王旭锋, 张东升, 李国君, 等.铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群卸压煤层气抽采钻孔布置[J].煤炭学报, 2011, 36 (8) :1296-1330.

[3]李碧林.平煤股份一矿煤层超前钻孔有效排放半径测定[J].中州煤炭, 2013 (4) :85-86.

[4]杨宏民, 夏会辉, 陈立伟.本煤层顺层钻孔抽放影响半径的测定研究[J].煤, 2011, 20 (3) :1-2.

[5]徐东方, 王兆丰.压降法测定钻孔的抽放影响半径试验研究[J].煤矿安全, 2009 (5) :1-3.

[6]马宏宇, 王兆丰, 杨宏民, 等.寺家庄矿下向穿层钻孔有效抽放半径研究[J].煤炭工程, 2011 (5) :96-98.

[7]陈金玉, 马丕梁, 孔一凡, 等.SF6气体示踪法测定钻孔瓦斯抽放有效半径[J].煤矿安全, 2008, 38 (9) :23-25.

[8]杨宏民, 冉永进, 夏会辉.不同负压下软硬煤有效抽放影响半径的数值模拟[J].煤矿安全, 2013, 43 (11) :23-26.

[9]常晓红.单一特厚煤层瓦斯有效抽放半径测定[J].煤矿安全, 2011, 41 (5) :83-85.

[10]王安虎, 翟培杰.压力指标法与瓦斯流量法测定有效抽放半径的分析[J].中州煤炭, 2013 (2) :4-6.

[11]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1992.

对铁路小半径曲线养护的探讨 篇9

关键词 铁路 小半径曲线 养护

1 小半径曲线常见病害

1.1钢轨侧磨及波磨

尤其是侧磨在曲线轨道上，曲线的外轨线比内轨线长，半径愈小其差距愈大。轮对在曲线上滚动时，由于内外轮滚动的距离与内外轨线长度不相适应的长度差，要用轮对在钢轨上滑行加以调整，这就产生了曲线上钢轨的垂直磨耗；当车轮滚动前进时，导向轮轮缘紧压外轨侧面，轮轨间产生很大摩擦力，行成了钢轨的侧面磨耗。在曲线上，特别在小半径曲线上，线路换轨大修的主要原因就是钢轨磨耗。如何减少或消除曲线钢轨的磨耗，延长钢轨的使用年限，是研究解决小半径曲线病害的主要方向。

1.2几何尺寸易变化、保持周期短，尤其是轨距

小半径曲线上轨距、水平、高低、方向相对其他线路容易发生变化，保持的周期短，特别是轨距扩大相当普遍，并且随着钢轨侧磨的增加而逐渐加剧。小半径曲线上联结零件承受的冲击力比较大，在相同扭力距的情况下，小半径曲线联结零件更易松动，而且当冲击力达到一定值时，易造成混凝土枕立螺栓失效、木枕道钉浮离、轨距杆折断、轨撑压裂、尼龙座挤碎、轨枕挡肩破损等问题。

1.3接头“支咀”

钢轨在轧制过程中，由于冷却不均匀，运输过程中摔碰，运营过程中没有正确养护等都会造成钢轨弯曲。钢轨弯曲又引起钢轨接头的“支咀”产生，尤其在小半径曲线上，如存在接头处缺碴、轨枕失效、螺栓松动等问题，更易产生“支咀”。

2 小半径曲线病害间相互关系

造成小半径曲线病害的原因是多方面的，任何一种病害都可能是由多个因素引发的，病害和因素之间没有一一对应的关系，只有主次之分，且绝大部分病害之间互为影响因素。钢轨波磨的存在，将加剧轮轨系统的剧烈振动，致使轨道及机车车辆各部分承受过大的动荷载，造成扣件松动、轨枕开裂、道床粉化板结等病害。如扣件松动不及时复紧，轨枕失效不及时更换，道床粉化板结不及时清筛，就会使轨道的强度和弹性降低，轮轨间的震动加剧，加速钢轨波磨。小半径曲线局部不平顺不但会引发其它曲线病害，而且会使该处不平顺程度加剧，使轨道状态恶化。从造成曲线病害的诸多因素分析，运营条件和轨道结构属于客观因素，在一定的条件下，不容改变。实际造成小曲线半径病害多的最直接因素是机车车辆作用在小半径曲线的附加力大小。曲线状态好，附加力小，对曲线的破坏就小；曲线状态差，附加力大，对曲線的破坏就大。因此，保持曲线良好的状态，减少机车车辆作用在轨道上的附加力，是延长曲线维修周期的关键。

3 整治小半径曲线病害的主要对策

3.1全面校正小半径曲线几何尺寸是基础

3.1.1根据线路设计的平、纵断面，定期全面校正曲线位置按照列车运行速度，结合曲线的磨耗情况，合理设置超高，做好缓和曲线的超高顺坡；通过超高检算，合理设置轨底坡，使轮轨接触更趋合理；小半径曲线地段在大维修后，应及时组织力量，对胶垫采用掉边或使用1/40或1/30坡型胶垫，使钢轨受力更趋合理。

3.1.2定期改正曲线轨距

轨距可以用加宽尼龙座0～6#、0～8#、0～10#，P60钢轨混凝土枕楔型胶垫，可调轨距挡板，可调轨撑等进行调整。P60钢轨楔形胶垫规格为185mm×151mm×14/10mm，其安装后改变了轨底坡，使钢轨向内倾斜，使轨距改变。可调轨距挡板座对改正轨距作用也比较好，但需根据侧磨不断的变化和轨距的增大，经常调整轨距挡板，更换轨距挡板工作量大，且成本比较高，可调轨撑不但可调整轨距，而且可以增加钢轨抵抗横向力的能力，效果颇佳。

3.1.3控制曲线圆顺度，及时拨正曲线

具体办法是在现有的10m间距中间增加一点副矢，其正矢在缓和曲线上为两相邻正矢点之和的一半，圆曲线上为圆曲线计划正矢，检测工具仍为20m弦线。

3.2小半径曲线加强是保证

3.2.1按《修规》规定安装轨距杆或轨撑时，可根据曲线的实际情况采用增加轨距杆，或采取轨距杆与支撑配合使用的方法加强。

3.2.2在小半径曲线上铺设合金轨和Ⅲ型轨枕及相应的扣件是小半径曲线技术加强的发展方向。因Ⅲ型轨枕挡肩为预埋铁件，强度大，易保持轨距，抗横向力、纵向力能力强，换后曲线状态较稳定，养护维修的工作量减少，其经济效益和安全效益十分显著。

3.3整治钢轨病害是关键

3.3.1加强对钢轨的养护工作。有条件时要对波磨和飞边进行打磨，对减缓机车、车俩对小半径曲线冲击力有一定的作用；在小半径曲线上，采取外轨侧面涂油，用以减小轮轨侧面的摩擦系数以减缓曲线侧磨。

3.3.2钢轨接头是轨道结构薄弱环节，预防钢轨接头病害出现非常重要，对已经压伤的接头，要坚持“焊早、焊小”的原则。

4 无缝线路小半径曲线的加强

在小半径曲线上无缝线路的受力和普通线路稍有区别，它承受着温度力和其它纵向力及其横向力，此横向分力指向曲线外侧，即可能发生跑道的方向。若轨道方向不良，到了高温季节，在一定的条件下，多种不利因素的叠加，会引起胀轨跑道，严重威胁行车安全。对无缝线路大量调查后得出

4.1埋设钢轨加强桩

安装钢轨加强桩增强了曲线的稳定性，使曲线正矢易保持，线路圆顺，减少了养护维修量。在安装前，应先全面校正曲线几何尺寸，确保曲线状态良好方可安装。

4.2铺设全长淬火轨

小半径曲线上股钢轨侧面磨耗快，使用寿命短，成为轨道结构强度中的突出问题之一，给养护维修和运输安全带来了极大的困难。为减缓小半径曲线上股钢轨的侧磨，延长钢轨使用寿命，降低维修费用，保证行车安全，曾采用各种减缓侧磨措施，如采取合理设置曲线超高、调整轨底坡以及采用曲线外轨内侧涂油等办法，对减缓小半径曲线上股钢轨侧磨起到了一定的作用，但是小半径曲线钢轨的侧磨仍然十分严重。实践证明，在小半径曲线铺设全长淬火钢轨，可以大大减缓钢轨侧磨病害。

4.3曲线侧磨钢轨调边使用

随着列车运行速度和车流密度的逐步提高，小半径曲线成段侧磨速度较快，部分地段行车形成条状脱落，在不能及时更换钢轨的情况下，给曲线日常养护工作带来较大的困难，曲线整治已成为近年来各工务段的重点工作。对于不到大修周期但侧磨接近重伤的钢轨，直接下道有些浪费，但如果不整治，不仅影响设备质量，也为行车安全带来隐患。在小半径曲线上股钢轨侧磨未达到轻伤标准时，将曲线上股与下股钢轨调边使用，或将曲线上股钢轨与附近直线钢轨进行调边使用是整治小半径曲线钢轨磨耗的有效措施，延长了钢轨使用寿命，节约了维修成本。

参考文献：

[1]魏贤坤.地铁小半径曲线养护与维修[J].山西建筑,2008,(15)

影响半径 篇10

《防治煤与瓦斯突出规定》[1]第六条要求突出矿井在进行防突时, 应遵循区域防突措施先行, 局部防突措施补充的原则。第八十一条指出, 石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔等措施。第八十七条规定:在有突出危险的煤巷掘进工作面掘进时, 应当优先选用超前钻孔 (包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔) 防突措施。可以看出, 在各种局部防突措施中, 应用最为广泛是超前排放钻孔措施。在煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面局部防突措施时, 应满足下列要求[2,3,4,5,6]。 (1) 超前排放钻孔最小控制范围为:近水平缓倾斜煤层应控制巷道两侧轮廓线外5m, 倾斜及急倾斜煤层应控制上帮轮廓线外7m、下帮轮廓线外3m。若煤层厚度远大于巷道高度时, 则要求控制范围在垂直煤层方向上 (巷道上部) 不小于7m, 巷道下部不小于3m。 (2) 超前排放钻孔应当均匀布置, 若煤层中存在软分层中, 则钻孔应布置在软煤层中, 且应适当增加钻孔数。 (3) 超前排放钻孔的个数及间距应当根据钻孔的有效排放半径确定。

在防突工作中, 如果超前排放钻孔间距布置不合理, 极有可能会产生防突空白带, 此时, 超前排放钻孔不但不能消除工作面局部煤体突出危险性, 还会给后面的采掘作业埋下了安全隐患。因此, 准确测定煤层有效排放半径就显得尤为重要。

2 矿井概况

龙腾煤矿位于重庆市南川区, 开采K1煤层, 生产能力为0.09Mt/a, 2010年矿井升级为煤与瓦斯突出矿井。K1煤层赋存于二叠系上统龙潭组 (P2l) 底部, 全区可采, 煤层厚度1.65m~1.90m, 平均厚度1.80m;原煤水分 (Mad) 为0.31~0.33%, 灰分 (Ad) 为31.55~35.61%, 挥发分 (Vd) 10.53~11.58%, 属中灰、中高硫、中高热值贫瘦煤。

井田位于龙骨背斜中段北西翼, 岩层呈单斜产出, 走向近南北, 矿井地质构造属中等类型。矿井采用斜井开拓, K1煤层划分为三个水平, 即:+560m~+400m水平、+400m~+200m水平和+200m~±0m水平。开采顺序为:先采+560m~+400m水平, 然后开采+400m~+200m水平, 最后采+200m~±0m水平, 现+560m~+400m水平已采完。各水平再划分双翼采区, 采区内划分采煤工作面, 水平内先采上阶段后采下阶段, 实行采区前进式, 区内后退式回采。矿井东翼急倾斜煤层采用俯伪斜柔性掩护支架采煤方法, 西翼倾斜煤层采用走向长壁式采煤方法。回采工作面倾斜长80m, 采用放炮落煤工艺, 一次采全高, 顶板管理方式为全部垮落法。

矿井采用中央分列抽出式通风方式, 主斜井进风, 回风井回风, 回风井安设两台BDKⅡ-6№14型对旋式风机, 一台工作一台备用, 风机配套电机功率为2×37kw, 主扇额定风量19~36m3/s, 额定负压1176~2205Pa。

3 钻孔排放瓦斯有效半径测定

3.1 测定方法

目前, 我国常用的排放钻孔有效排放半径的测定方法有三种: (1) 瓦斯压力降低法; (2) 钻孔瓦斯流量法; (3) 工作面点预测预报法。根据《防治煤与瓦斯突出细则》的有关规定并结合矿井的现场实际条件, 选择钻孔流量法测定K1煤层超前钻孔的有效排放半径。

利用钻孔瓦斯流量法测定超前钻孔有效排放半径的步骤如下:

(1) 沿煤层软分层打3-5个测流量钻孔 (图1) , 孔径42mm, 长7-10m, 间距0.2-0.5m;

(2) 对各钻孔封孔, 封孔长度不得小于2m

(3) 钻孔密封后, 立即测定钻孔瓦斯流量, 并每隔10分钟测定一次, 每个测量孔测定次数不得小于5次;

(4) 在距最近的测量孔边缘0.5m处打一个平行于上述钻孔的排放钻孔 (其直径等于待考察排放钻孔的直径) , 在打钻过程中, 记录孔长、时间和各测量钻孔瓦斯流量的变化;

(5) 打完排放钻孔后, 每隔10分钟测定一次各流量孔的瓦斯流量;

(6) 打完排放钻孔后的2小时内, 测定并绘出各测量钻孔的瓦斯流量变化曲线;

(7) 如果某一个钻孔连续三次测定的瓦斯流量都比打排放钻孔前增高10%以上, 表明该测量孔处于排放钻孔的有效半径之内, 符合该条件的测量孔距排放钻孔最远距离即为排放钻孔的有效半径。

3.2 测定结果

利用上述方法, 分别考察φ42mm和φ65mm的钻孔有效排放半径, 针对该煤矿煤层特点距离, 设计的排放半径测试参数如表1和表2。

在考察φ42mm钻孔有效排放半径时, 各测量孔的瓦斯流量变化曲线图见图2。

由图2可知, 1号孔和2号孔在排放钻孔施工后均有不同程度的增加, 且增大幅度均超过了10%, 3号孔流量没有明显变化。因此, 可以判定φ42mm排放钻孔有效影响半径已超过0.3m但小于0.4m, 根据1号孔和2号孔增加幅度 (1号孔达到原来的5.4-40.5%, 平均增幅为20%;2号孔达到原来的10-20%, 平均增幅为12.5%) , 确定φ42mm排放钻孔有效影响半径为0.30m。

在考察φ65mm钻孔有效排放半径时, 各测量孔的瓦斯流量变化曲线图见图3。

由图3可知, 1号孔和2号孔在排放钻孔施工后均有不同程度的增加, 且增大幅度均超过了10%, 3号孔流量没有明显变化。因此, 可以判定φ65mm排放钻孔有效影响半径已超过0.4m但小于0.5m, 根据1号孔和2号孔增加幅度 (1号孔达到原来的3.4-44.8%, 平均增幅为24.14%;2号孔达到原来的7.14-21.43%, 平均增幅为16.07%) , 确定φ65mm排放钻孔有效影响半径为0.40m。

4 结论

通过钻孔瓦斯流量法对龙腾煤矿K1煤层42mm和65mm孔径的排放钻孔有效影响半径进行了测试, 测试结果表明:龙腾煤矿K1煤层42mm孔径的排放钻孔有效影响半径为0.30m, 65mm孔径的排放钻孔有效影响半径为0.40m, 测试结果对龙腾煤矿K1煤层防治煤与瓦斯突出具有重要意义。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局, 国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.

[2]李建铭.煤与瓦斯突出防治技术手册[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006:373-378.

[3]于不凡, 王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2000:537-542.

[4]林柏泉, 崔恒信.矿井瓦斯防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1998.

[5]路学燊, 郭献林.瓦斯钻孔排放半径测定方法的探讨与优化[J].煤炭科学技术, 2011, 39 (12) :65-68.