自动放喷反压装置的研制.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 自动防喷反压装置的研制 赵久良 国投新集能源股份有限公司 刘庄煤矿,安徽 颖上236200 摘 要通过实验室试验和工业试验研制出具有国家先进水平的自动防喷反压装置,该装置可以广泛应用于地下 大流量高压水的探水试验及注浆封堵。 关键词高压;大流量;自动防喷;反压 中图分类号TD265 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200402 - 0012 - 02 0 前言 在井下打钻注浆或高压水探放特别是在井筒工 作面施工中为了预防打钻时钻孔突然突水造成淹 井,需要设置防喷反压装置,但建井界现有的防喷装 置仅限于小流量、 低压水的防喷,且不能转移钻杆顶 钻机头的冲击力,如果钻孔出水水压高、 流量大则易 造成防喷装置被冲毁,钻杆顶毁钻机头,井筒被淹等 重大事故,象这类事故已多次发生。可见建井界现 有的防喷装置已无法满足施工要求,必须研制出防 治大流量、 高压水的防喷反压装置。鉴于这种情况, 国投新集能源股份有限公司与淮南矿业学院联合攻 关,经过长期试验,终于研制出适合于防治大流量高 压水的自动防喷反压装置。 1 设计 自动防喷反压装置总体设计见图1 ,自动防喷 反压装置由自动防喷装置、 反压装置两部分组成。 自动防喷装置设计见图2。反压装置由钢丝绳、 倒 链、 管环、 加压管卡、 锚杆等组成。自动防喷反压装 置在使用时配套使用手动防喷装置、 防喷接头、 辅助 球阀。自动防喷装置与手动防喷装置间用高压法兰 料Q235要好很多,但由于我厂支架是铸钢35CrMnSi 材料,其强度与铸造工艺质量有很大关系。所以支 架强度和韧性都会受到影响,达不到理论上所具有 的强度,另一方面铸件的抗冲击性能远没有板料即 低碳钢的抗冲击性能好 [2] 。 2对于滑橇其损坏位置同样也是设计上的危 险断面,出现的破坏问题也是出现在其最小断面处, 滑橇在使用过程中经过溜槽之间缝隙时会受到槽帮 缝棱边的冲击,所以在设计上选用材料时应考虑到 滑橇应具有一定的抗冲击性能。 2 结论 从对支架、 滑橇的强度分析,要解决支撑组件损 坏问题可以采取两种方案 1改变原设计,增大危险断面截面积,从而提 高支架、 滑橇的抗冲击性能。 2改变材料,采用低碳钢板料组焊,增加支撑 组件的抗冲性能,使问题得以解决。 以上两方案在煤矿实际应用中反映良好,是一 种既经济、 合理、 又能保证性能的合理方法。 参考文献 [1] 机械工程手册编辑委员会 1 机械工程手册[M].北京机械工 程出版社,19821 [2] 徐灏 1 机械设计手册[M].北京机械工业出版社,19921 The discussion on the relation between the prepared material of the skid and bracket and intensity HAN Ya-ping 1 , WANGMing-jie 2 , WANG Ke-wei 1 1. Technological Research Institute ,Jixi Coal Mine Machinery Co Ltd ,Jixi 158100 ,China; 2. Harbin Coal Mine Machinery Research Institute , Harbin 150036 ,China AbstractDirect to the problem appeared in practice of MG150Π375 shearer ,put forward related effective resolving . It is an economical , reasonable and practical . Key wordsbracket ; skid; intensity analysis; shearer 收稿日期2003 - 10 - 28;修订日期2003 - 12 - 04 作者简介赵久良,工程师,1995年毕业于淮南矿业学院,现在安徽省国投新集能源股份有限公司从事技术工作,在国家级刊 物上发表学术论文7篇。 第23卷第2期 2004年2月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol123 ,No2 Feb1,2004 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 盘联接,图1中的球阀为高压球阀。具体设计见图 1、 图2。 图1 自动防喷反压装置安装示意图 1150高压球阀 21 风管 31 锚杆 41 倒链 51 钢丝绳 61 管环 71 加压管卡 81 钻机 91 上层工作盘 101 下层工作盘 111 自 动防喷装置 121 活塞正常打钻时位置 131 活塞突水时位置 141 环形挡环 151100高压球阀 16150高压球阀 171 手动防 喷装置 181 变径短接 191 高压球阀 201108孔口管 211 井底 闸阀 221159孔口管 231 人行梯 241 铁道橛子 251 压力表 261 注浆控制阀 271 防喷接头 281 钻头 图2 11 钻杆 21 防喷塞 31 法兰盘 41 加强钢板 51 环形挡环 2 原理 211 自动防喷、 泄压 如图1 ,正常打钻时活塞位于图中12位置,一 旦高压水从钻孔冲出,自动防喷装置中的活塞瞬间 自动上移至套管顶部即图中13位置,同时活塞纵向 压缩和横向膨胀变形,使其充填钻杆与活塞以及活 塞与套管壁之间的空隙,从而起到密封防水且缓冲 泄高压的作用。手动防喷装置实际上是手动闸阀, 起辅助防喷作用,在高压水冲出时尽快关闭手动防 喷装置,以便辅助限流。辅助球阀1用来避免钻杆 内孔涌水。 212 反压装置抗压 打钻时,反压装置中的钢丝绳保持绷紧状态,一 旦钻孔涌出高压水,钻杆被上顶,首先受钻杆上顶冲 击力的是管环6和钢丝绳5而不是钻机头,从而保 证钻机不受损,并能顺利提出钻杆以便及时关闭下 部闸阀和球阀。防喷接头27侧向孔排水也可泄去 部分水压。 3 试验及其结论 311 实验室试验 通过多次的实验室试验,发现橡胶制成的活塞 在高压水的作用下,产生的纵向压缩和横向膨胀变 形量较大,所以自动防喷装置中的活塞采用橡胶材 料制成。 312 工业试验 1试验地点。工业试验地点选于安徽省淮南 市新集五矿副井第三次工作面注浆所用的1 钻孔, 该孔曾涌水594 m 3Π h造成淹井。新集五矿主副井第 三次工作面预注浆过程中,先期采用普通防喷装置, 副井1 孔钻进中突然涌出315 MPa的高压水,流量 为594 m 3Π h ,结果防喷装置被高压水冲毁,钻杆被顶 起30 m高,钻杆把钻机头顶毁,井筒被淹,直接经济 损失400万元。试验装置见图1。 2试验方法。在连接自动防喷装置与手动装 置的两个法兰盘间增加一个高压法兰盘,所增加的 高压法兰盘称为限流板,其作用是避免突然涌水量 过大,造成淹井。限流板上对称钻有直径为16 mm 的3 ,6或12个钻孔,3 ,6 ,12个对称钻孔分别限定涌 水量为50 m 3Π h ,150 m 3Π h ,300 m 3Π h。钻杆由钻机下 放至限流板附近,钻杆下端距限流板10～100 mm。 3自动防喷反压装置试验结果见表1。 表1 自动防喷反压装置试验结果统计表 序号 限定涌水量 Πm3h - 1 橡胶活塞 硬度 套管涌水量 Πm3h - 1 防喷装置、 钻机是否损坏 150 65 硬1110否 2150 65 硬1218否 350 60 中硬816否 4150 60 中硬918否 5300 60 中硬13否 650 45 软0否 750 60 中硬5否 8150 60 中硬2否 第2期 赵久良自动防喷反压装置的研制 13 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 电车弹簧吊挂装置和中间连接装置不良状态分析 王松波,陈凤波 鹤岗矿业集团 铁路运输部,黑龙江 鹤岗154100 摘 要介绍了电车弹簧吊挂装置、 中间连结装置出现的不良状态,并针对出现的问题提出处理办法,实际应用中 效果良好。 关键词弹簧吊挂;中间连结器;可调整 中图分类号TD524 3 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200402 - 0014 - 02 0 前言 EL2Π23型弹簧吊挂装置及中间连接装置是电 力机车机械部的重要部件,二者状态是否良好,直接 影响整台机车的运行安全。分析二者出现不良状态 的原因,并针对其原因进行改进对电力机车运行有 十分重要的意义。 1 弹簧吊挂装置不良状态分析及处理 弹簧吊挂装置是电车在通过钢轨接缝、 岔道等 凹凸不平处时把机车的重量通过轮对弹性传递到钢 轨上,并将全部重量均匀地分配到各个轮对上。缓 和线路不平或车轮安装不正确而产生的冲击。以 EL2Π23型电车为例,每一个转向架以四个吊挂弹簧 4试验结果分析及结论。软的、 中等硬度的、 硬的三种活塞在水压、 涌水量相同的情况下,软活塞 限流效果好但容易被挤出套管造成突水淹井,硬活 塞限流效果差,中等硬度的活塞限流效果好且安全, 所以活塞硬度确定为中等硬度。通过计算对于涌水 量在600 m 3Π h以内的钻孔,使用自动防喷装置后可 限定涌水量在10 m 3Π h以下。 4 本技术的优点 411 充分泄压、 限流,不影响钻进 采用自动防喷反压装置,当钻孔出现大流量高 压水时自动防喷装置可以限制钻孔涌水量在较小范 围内,反压装置可以抵抗高压水的冲击力,可以把钻 杆顶钻机头的冲击力转移到反压装置上,从而确保 井筒不被淹,防喷装置和钻机不受损。自动防喷反 压装置使用后从活塞与套管壁之间的空隙排出打钻 时产生的岩粉,不影响正常钻井。 412 防喷反压自动完成 自动防喷反压装置安装后,不需人工操作,只要 钻孔出现高压水,水压将促使防喷反压装置自动完 成防喷反压作用。 5 安装、 使用简要说明 在进行立井井筒工作面预注浆施工中,采用自 动防喷反压装置,具体安装见图1 ,安装时把止浆垫 上的导向管接长5 m ,然后自下而上依次安装注浆 控制阀、 手动防喷装置、 自动防喷装置、 反压装置等。 在钻探过程中,一旦钻孔出现大流量高压水,自 动防喷反压装置自动完成防喷反压。钻孔涌水量在 600 m 3Π h以内时,经过自动防喷装置限流钻孔涌水 量可确保不大于10 m 3Π h。在这种情况下,按如下顺 序抢险① 开启吊泵排水,保证迎头水深不大于500 mm;② 关闭手动防喷装置,打开球阀15、 球阀16用 以泄压,便于提钻杆;③ 提出钻杆,钻头提过井底闸 阀时关闭井底闸阀;④ 关闭高压球阀1。 6 结束语 在井下打钻注浆或打钻探放水工程中,原来使 用的 “防喷装置” 仅适用于低水压、 小流量的条件,如 果钻孔出水水压高、 流量大则易造成突水淹井等重 大事故。本发明依据工程流体力学、 材料力学、 弹性 力学等原理,从根本上解决了大流量、 高压水的钻探 安全问题,自动防喷反压装置能实现自动防止钻探 过程中大流量高压水喷出,对于涌水量在600 m 3Π h 以内的钻孔,使用自动防喷反压装置后可限定涌水 量在10 m 3Π h以下,从而避免淹井,使高压水不冲毁 防喷装置,确保钻杆不顶毁钻机等。该装置是一项 低成本、 实用性强的发明,可广泛用于矿山地下开采 的高压水治理适用于井筒工作面预注浆、 巷道探放 水等 , 具有显著的经济效益和广阔的应用前景。 收稿日期2003 - 11 - 05;修订日期2003 - 12 - 10 作者简介王松波1971 - ,女,黑龙江鹤岗人,助理工程师,现在鹤岗矿业集团铁路运输部从事技术工作。 第23卷第2期 2004年2月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol123 ,No2 Feb1,2004