绿色勘查技术在河北省古马铁矿钻探工程中的应用

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随着矿产资源勘查工作量的加大,勘查与环境矛盾不断出现.深孔钻探施工周期长,对施工场地地表土壤及植被污染严重;机械设备修理、废弃油料、存放油类的临时仓库、废弃泥浆、岩粉如处置不当也会对地表土壤产生污染;钻孔冲洗液漏失会污染地下水等.因此,采取针对性的技术措施防止破坏、污染生态环境,在当前矿产勘查钻探施工中至关重要.本文针对河北省滦州市古马铁矿深部钻探工程项目,在施工前、施工中、施工结束采取了铁质循环槽、铁质水箱、防渗布和面包砖硬化地面等一系列绿色勘查技术措施,确保了钻探施工场地未受污染,施工结束后恢复原地貌情况良好,为以后岩心钻探工程中深孔绿色施工提供了可借鉴的经验.
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针对传统大机道岔打磨存在的受限区域衔接不良问题,提出了基于大小机结合的道岔廓形打磨方法,分析了某12号道岔固定心打磨前后的轮轨接触关系,结果表明:实施廓形打磨后轮轨关系得到极大的改善,轮轨接触位置更为合理,有效解决了传统道岔大机打磨存在的受限区域衔接不良问题.
阐述了基于代表廓形的钢轨打磨方法的适用条件、实施流程和代表廓形的计算方法.通过轮轨接触几何分析和动力学仿真,证明了代表廓形算法的合理性.通过对西安局集团公司某线路进行打磨,对比了打磨前后廓形GQI变化,验证了打磨效果.
对现有岔区钢轨打磨技术进行了总结,结合岔区动力学测试工作,为岔区钢轨打磨技术的进一步发展和完善提供一定参考.合理运用钢轨打磨技术手段,可以有效去除岔区钢轨表面损伤,对列车过岔时的轮轨接触关系起到改善作用,提高列车岔区运行的稳定性和安全性,对延长岔区钢轨的使用寿命具有显著作用.
基于车辆轮对模态建立了车辆-轨道刚柔耦合动力学计算模型和扁疤模型,并进行了模型验证.基于赫兹接触理论、FASTSIM计算方法以及Archard磨耗模型,计算了车轮扁疤对钢轨磨耗以及滚动接触疲劳的影响,以探究其规律.
针对钢轨在服役过程中出现严重威胁列车行车安全和钢轨使用寿命的损伤,钢轨打磨是最经济有效的解决方式之一.钢轨打磨偏差是钢轨打磨质量的重要评价指标,对钢轨打磨偏差的影响因素进行分析,介绍了国内外学者相关研究进展,探讨了打磨偏差验收标准及其发展方向.
基于经典赫兹接触理论和库仑摩擦定律计算轮轨接触力,采用有限元法建立含疲劳裂纹的钢轨模型,分别研究了轮轨纯滑动条件下不同裂纹角度对裂纹尖端等效应力、应力强度因子和裂纹扩展速率等指标的影响.研究表明,裂纹尖端等效应力和应力强度因子KⅠ随裂纹角度增大总体呈减小趋势;应力强度因子KⅡ随裂纹角度增大总体呈增大趋势;综合应力强度因子和裂纹扩展速率不随裂纹角度增大而单调变化,其值在20°至70°时相对较大,且在35°和60°附近出现极大值.
以沪昆铁路某500 m半径曲线作为研究对象,对该曲线上股钢轨侧磨和下股轨顶掉块严重问题实施个性化钢轨廓形打磨,结合轮轨接触关系、车辆动力学仿真分析以及现场观测数据对小半径曲线打磨效果进行了研究分析.通过廓形打磨有效地改善了轮轨接触关系,提升了轨面质量,改善了车辆动力学性能.
为了解决湖南永顺区块钻遇复杂破碎地层所出现的岩心采取率不足的问题,本文在永页2井的基础上,调查了勘查区的地质构造特征,根据不同地层的取心岩样分析了地层特性.在严格按照钻孔设计及质量要求的前提下,在各个阶段采取了不同的冲洗液,做到无垮塌、无漏失.面对破碎地层岩心采取率不足,研制和使用了一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具,利用其独特的囊袋结构,配以超前侧喷钻头,能够保护岩心免受冲洗液冲刷.结果显示:后续的钻进过程中,井深在1055.76~1108.96 m,岩心采取率由原来的最低79%,提高至90%以上,岩心得到
钻探是直接获取地下实物资料和提供测量通道的唯一技术方法,科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段.本文简要回顾了大陆科学钻探技术发展概况,通过对大陆科学钻探新技术发展动态前沿问题及发展路线进行调研,梳理总结了大陆科学钻探工程面临的高温、高压、高地应力、井斜、取心等技术难题,并提出了以高度集成化、智能化的绿色钻探技术为研究方向的发展路线图,为大陆科学钻探工程进一步发展及组织实施提供参考.
本文围绕深部钻探技术中护壁堵漏材料性能的实际需要,研制了一种深孔纳米复合水泥基护壁堵漏新材料.首先,通过分析100℃条件下2种水泥材料的基本性能,确定了G级油井水泥为胶凝材料;然后,基于深孔钻探护壁堵漏材料的性能缺陷,采用特种纤维、纳米材料针对性改善水泥基浆液的力学性能,并优选早强剂(ZQ)、减水剂(GB)作为外加剂进行正交实验,进而研制出纳米复合水泥基护壁堵漏材料优化配方;最后,对其主要性能进行分析评价.结果表明该材料在深孔钻探中浆液流动性好,力学性能优异,综合性能满足深孔钻探护壁堵漏需求.