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题名孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术研究
被引量：5
- 1
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作者
姚直书
方玉
乔帅星
程桦
李欣慰
王宗金
王晨
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机构
安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心
安徽理工大学土木建筑学院
安徽大学资源与环境学院
中煤特殊凿井集团有限责任公司总工程师办公室
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出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期1-9,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52174104,51674006)
安徽高校研究生研究资助项目(YJS20210382)。
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文摘
为解决西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术难题,开展了充填层作用机理及材料配制研究。首先,以可可盖煤矿中央回风立井为工程背景,利用Comsol Multiphysics数值计算软件进行了围岩、充填层和钻井井壁流固耦合作用分析。计算结果表明:有效应力和孔隙水压力分布曲线呈现出明显的“压降漏斗”型特征(即越靠近井筒中心,两者降低速率越快),且曲线的陡降段位于充填层区域;由此可见,在西部孔隙型含水岩层中,充填层不但具有固井和封水作用,而且还具有减载功能。然后,基于有效应力原理和达西渗流理论,提出充填层材料应具有低渗透性、较高强度和较大比重、微膨胀、不收缩,同时拌合物的流动性好、满足泵送机械化施工要求。综上,提出采用高性能水泥砂浆作为西部地区孔隙型含水岩层钻井井筒壁后充填材料。最后,通过正交试验测定了充填材料的主要物理力学性能,并采用极差分析法研究了粉煤灰与膨胀剂质量掺量对充填材料各因素指标的影响;同时,将比重、三轴抗压强度、渗透系数3者作为其性能的最终评定指标;基于综合平衡法获得水泥、粉煤灰、膨胀剂、水、砂、泵送剂等壁后充填材料的最优配合比为1∶0.286∶0.143∶2.144∶0.443∶0.0143。论文研究结果为西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井的壁后充填提供了工程应用基础。
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关键词
孔隙型含水岩层
钻井法凿井
充填层
充填作用
材料配制
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Keywords
porous water-bearing rock stratum
drilling method
backfill layer
backfill function
material preparation
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分类号
TD262
[矿业工程—矿井建设]
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题名西部地区钻井法凿井壁后充填模拟试验研究
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作者
姚直书
乔帅星
王瑞
方玉
王宗金
亓燕秋
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机构
安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心
安徽理工大学土木建筑学院
中煤特殊凿井集团有限责任公司总工程师办公室
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出处
《安徽理工大学学报（自然科学版）》
CAS
2023年第4期26-33,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52174104,51674006)
安徽省重点研发项目(202004a07020034)。
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文摘
针对西部富水弱胶结地层中深立井钻井井筒壁后充填技术难题,开展了壁后充填模拟试验,对充填效果、充填层抗压强度和抗渗性能进行了分析。以可可盖煤矿中央回风立井钻井井筒为工程原型,基于相似理论原理构建了变态模拟试验系统,采用高性能微膨胀充填材料进行了钻井井筒壁后充填模拟试验。研究结果表明,高性能微膨胀充填材料整体置换护壁泥浆效果好,模拟试验各段置换率均达到97%以上,平均置换率为99.0%;充填层固结体3d抗压强度大于10MPa,28d抗压强度大于30MPa,其强度高、充填固井效果好;在流固耦合作用下,高性能微膨胀充填材料相较于传统水泥浆充填材料有更高的抗压强度和更好的抗渗性能,适宜作为深立井钻井井筒壁后充填材料。但模拟试验也发现,在模型最下部出现少量泥浆沉淀,该段置换效果相对较差。在实际工程充填前,调整泥浆参数、优化泥浆性能可以减少泥浆沉淀,提高工程充填效果。
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关键词
西部深立井
钻井井筒
壁后充填
模拟试验
充填效果
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Keywords
west deep shaft
drilling shaft
backfilling
simulation test
filling effect
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分类号
TD262
[矿业工程—矿井建设]
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题名富水岩层中充填层流固耦合作用分析
被引量：1
- 3
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作者
姚直书
乔帅星
李欣慰
程桦
王宗金
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机构
安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心
安徽理工大学土木建筑学院
安徽大学资源与环境学院
中煤特殊凿井集团有限责任公司总工程师办公室
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出处
《安徽理工大学学报（自然科学版）》
CAS
2022年第4期1-6,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52174104,51674006)
安徽高校研究生科学研究项目(YJS20210382)。
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文摘
为揭示西部地区孔隙型含水岩层中钻井法凿井壁后充填层的流固耦合作用机理,基于广义有效应力原理和达西渗流理论,构建了流固耦合作用下富水岩层、充填层和钻井井壁共同作用数值模拟分析模型。以可可盖煤矿中央回风井为工程背景,数值模拟计算得到306m深处井壁外荷载为1.98MPa,其外荷载折减系数为0.647。通过选取充填层厚度、弹性模量和渗透率进行三因素三水平正交计算,结果表明,与远场水压相比,外荷载折减系数为0.605~0.771,小于现行规范规定的1.0,且井壁承受的外荷载与弹性模量呈负相关,与充填层渗透率呈正相关,在实际工程中壁后充填宜选用高性能微膨胀的胶结性材料。研究结果表明,在西部孔隙型含水岩层中,钻井法凿井壁后充填层不但具有固井和封水作用,而且还具有减载功能,从而为该类地层条件下钻井井壁设计优化提供了依据。
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关键词
富水岩层
钻井法凿井
充填层
耦合作用
数值模拟
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Keywords
water-rich strata
drilling shaft sinking method
filling layer
coupling action
numerical simulation
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分类号
TV551.4
[水利工程—水利水电工程]
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