第08章复杂条件下的开采技术
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复杂条件下井简十字线模拟标定技术
和 回 风 井 的 十 字 线 布 设 与 联 测 。 文 中 从 以 下 几 方
① 起算 依 据 ： 区的 十 字 线 联 测 在 不 同 时 期 均 东
以古 ５ 古 ６点作 为起 算点 ， 区 以 Ｘ１ Ｘ 、 西 、 ２作 为起 算
点， 以确保 东西 区控 制 系统统 一 ， 法 还 减 少不 同时 此
中图分类 号 ： Ｄ ７ Ｔ １３
文 献标 识码 ： Ｂ
文章 编号 ：０ １ ３ ８ ２ ０ ） ３— ０ ５— ３ １０ — ５ Ｘ（ ０ ８ ０ ０ １ ０ 系统 的完整性 与统 一性 ， 大 限度 的消除 了地 面控 制 最 测量误差对 两 区十字 线 布设 及 未 来 井 巷工 程 贯通 的 影响 。此 次两 区联 测 ， 西 区近井 网新设 三个 落 地点 在
万 。因此 东区附 近的古 ５ 古 ６点 可作 为东 区各 井 十 、
字 线 联 测 的 已 知 成 果 利 用 。 西 区 筹 建 伊 始 ， 建 立 整 为
个矿井 区域 控 制 ， 贯穿 于 东 西 区 的 四等 导线 控 制 网 ， 也快速实 施完 成 ， 对 精度 １ １ 相 ／ ０万 ， 足 规 程 要求 。 满 从测量平差理论 来看 ， 面布 设 的导线 网有 更好 的 图 全
面， 简述复杂 条件 下井 筒十 字线 建立 过程 。
１ 两 区 控 制 系 统 优 化
间段两 区十字线 区域 联测 次 数 ； 图纸 选 用 ： ② 图上初
选 十字 线点 时 ， 照 最新 的工 业 广 场平 面 布 置 图 、 参 工 业 广场 施工 临时 建筑 、 备布 置 图 、 区测 量 控 制 网 设 本 图、 工业 广场 地形 图 、 筒设 计 图及 本地 区冻 土深 度 井 资 料 ， 量人 员 根 据 上 述 图纸 资 料 合 理 选 择 十 字 线 测 标 桩 位 置 与 标 石 埋 设 深 度 ， 着 布 局 合 理 、 于 实 本 便 测 、 济省 时 、 长 期 保 存 、 有 利 于 对 井 筒 及 井筒 经 能 且
① 起算 依 据 ： 区的 十 字 线 联 测 在 不 同 时 期 均 东
以古 ５ 古 ６点作 为起 算点 ， 区 以 Ｘ１ Ｘ 、 西 、 ２作 为起 算
点， 以确保 东西 区控 制 系统统 一 ， 法 还 减 少不 同时 此
中图分类 号 ： Ｄ ７ Ｔ １３
文 献标 识码 ： Ｂ
文章 编号 ：０ １ ３ ８ ２ ０ ） ３— ０ ５— ３ １０ — ５ Ｘ（ ０ ８ ０ ０ １ ０ 系统 的完整性 与统 一性 ， 大 限度 的消除 了地 面控 制 最 测量误差对 两 区十字 线 布设 及 未 来 井 巷工 程 贯通 的 影响 。此 次两 区联 测 ， 西 区近井 网新设 三个 落 地点 在
万 。因此 东区附 近的古 ５ 古 ６点 可作 为东 区各 井 十 、
字 线 联 测 的 已 知 成 果 利 用 。 西 区 筹 建 伊 始 ， 建 立 整 为
个矿井 区域 控 制 ， 贯穿 于 东 西 区 的 四等 导线 控 制 网 ， 也快速实 施完 成 ， 对 精度 １ １ 相 ／ ０万 ， 足 规 程 要求 。 满 从测量平差理论 来看 ， 面布 设 的导线 网有 更好 的 图 全
面， 简述复杂 条件 下井 筒十 字线 建立 过程 。
１ 两 区 控 制 系 统 优 化
间段两 区十字线 区域 联测 次 数 ； 图纸 选 用 ： ② 图上初
选 十字 线点 时 ， 照 最新 的工 业 广 场平 面 布 置 图 、 参 工 业 广场 施工 临时 建筑 、 备布 置 图 、 区测 量 控 制 网 设 本 图、 工业 广场 地形 图 、 筒设 计 图及 本地 区冻 土深 度 井 资 料 ， 量人 员 根 据 上 述 图纸 资 料 合 理 选 择 十 字 线 测 标 桩 位 置 与 标 石 埋 设 深 度 ， 着 布 局 合 理 、 于 实 本 便 测 、 济省 时 、 长 期 保 存 、 有 利 于 对 井 筒 及 井筒 经 能 且
复杂环境下深基坑施工技术优化及决策
1工程概况金桥汽车产业基地06-02地块住宅新建项目位于浦东新区金桥汽车产业基地，东至西群河及申启路，西至申江路，南至轲桥路，北至东力新村小区。
项目用地面积41014m 2，如图1所示，包括12幢7~8层的住宅建筑，1座KT 站、3座PT 站、地下车库等，住宅采用装配式建筑进行设计施工，预制范围为首层至顶层。
如图2所示，本项目基坑分地下一层区域和地下二层区域：地下一层区域，基坑面积约7430m 2，普遍挖深7.3m ；地下二层区域，基坑面积约25120m 2，普遍挖深9.3m 。
基坑支撑围护体系采用三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+钻孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑，首道支撑设置栈桥板。
本项目设计要求自然地坪卸土至相对标高-0.900m（下文均为相对标高），地下二层区域坑边施工总荷载不得大于20kN/m 2，地下一层区域为30kN/m 2。
在基坑开挖中总体流程为先深后浅，先施工地下二层区域，后施工地下一层区域，遵循分层、分块、限时、跳挖的原则。
2施工难点及应对策略2.1大面积深基坑场布难本项目基坑开挖深度一般，但开挖面积较大，总面积约32550m 2，东西向边长达285m ，属大面积深基坑工程，约占项目红线范围区域的80%。
其中，基坑东侧距离西群河河道边线约10.4m ，驳岸顶与项目红线重合，与基坑相距约4.4m 。
项目红线与南侧轲桥路边线重合，距基坑约5.9m 。
北侧红线与东力新村小区围墙重合，距地下一层区域最近处为8.7m ，最远处也仅———————————————————————作者简介:沈立（1991-），男，上海人，本科，工程师，研究方向为施工管理。
复杂环境下深基坑施工技术优化及决策Optimization and Decision-making of Deep Foundation Pit Construction Technology in ComplexEnvironments沈立SHEN Li（上海东飞环境工程服务有限公司，上海201304）（Shanghai Dongfei Environmental Engineering Services Co.，Ltd.，Shanghai 201304，China ）摘要:金桥汽车产业基地06-02地块住宅新建项目周边环境复杂，基坑边线除西侧外均紧邻施工红线，周边管线位于2倍开挖深度内，组织策划难、文明施工要求高。
《煤矿防治水规定》学习
（3）基础台帐：数据库管理，长期保存，半年修正1次。 （一）矿井涌水量观测成果台账； （二）气象资料台账； （三）地表水文观测成果台账； （四）钻孔水位、井泉动态观测成果及河流渗漏台账； （五）抽（放）水试验成果台账； （六）矿井突水点台账；
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一、煤矿防治水工作基本要求
（七）井田地质钻孔综合成果台账； （八）井下水文地质钻孔成果台账； （九）水质分析成果台账； （十）水源水质受污染观测资料台账； （十一）水源井（孔）资料台账； （十二）封孔不良钻孔资料台账； （十三）矿井和周边煤矿采空区相关资料台账； （十四）水闸门（墙）观测资料台账； （十五）其他专门项目的资料台账。
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一、煤矿防治水工作基本要求
6、矿井防治水基础资料 （1）地质报告
建井设计：是指矿井初步设计和安全设施设计（安全专篇），设计中 应当有相应的防治水内容。对水文地质条件复杂、极复杂的矿井要根 据受水害威胁情况，编制专门的防治水分析报告，经专家论证后由煤 矿企业批准。
建井地质报告：《矿井地质规程》规定，在新井移交生产前半年，由 建井施工单位和接收单位组成专门小组，进行《建井地质报告》编制 工作。《建井地质报告》区域范围主要是建井阶段实际开拓区域。《 建井地质报告》要经过评审、备案。
地点，采取有效安全措施，分析查找透水原因。
（停产整顿，罚款150—200万元；负责人罚款
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ12—15万元）
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一、煤矿防治水工作基本要求
7、水害情况的查明
对水害情况未查明前，严禁进行采掘活动理解：
（1）在新矿区、新矿井、新水平、新采区等范围内，水文 地质勘探工程尚未结束、成果资料尚未组织审查验收，不 得进行开拓掘进等活动；
3、专门探放作业队伍、注浆专业化队伍、专用
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一、煤矿防治水工作基本要求
（七）井田地质钻孔综合成果台账； （八）井下水文地质钻孔成果台账； （九）水质分析成果台账； （十）水源水质受污染观测资料台账； （十一）水源井（孔）资料台账； （十二）封孔不良钻孔资料台账； （十三）矿井和周边煤矿采空区相关资料台账； （十四）水闸门（墙）观测资料台账； （十五）其他专门项目的资料台账。
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一、煤矿防治水工作基本要求
6、矿井防治水基础资料 （1）地质报告
建井设计：是指矿井初步设计和安全设施设计（安全专篇），设计中 应当有相应的防治水内容。对水文地质条件复杂、极复杂的矿井要根 据受水害威胁情况，编制专门的防治水分析报告，经专家论证后由煤 矿企业批准。
建井地质报告：《矿井地质规程》规定，在新井移交生产前半年，由 建井施工单位和接收单位组成专门小组，进行《建井地质报告》编制 工作。《建井地质报告》区域范围主要是建井阶段实际开拓区域。《 建井地质报告》要经过评审、备案。
地点，采取有效安全措施，分析查找透水原因。
（停产整顿，罚款150—200万元；负责人罚款
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ12—15万元）
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一、煤矿防治水工作基本要求
7、水害情况的查明
对水害情况未查明前，严禁进行采掘活动理解：
（1）在新矿区、新矿井、新水平、新采区等范围内，水文 地质勘探工程尚未结束、成果资料尚未组织审查验收，不 得进行开拓掘进等活动；
3、专门探放作业队伍、注浆专业化队伍、专用
浅谈复杂地质条件下综掘快速掘进技术
［ 关键 词］ 掘 复杂 条件 综 中图分 类号 ： Ｄ ５ ． Ｔ ３３ ６
锚 杆支 护 优化 工 艺 文献 标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ９ ９ ４ （０ ０ １ ２ ７ ０ １０ — １Ｘ２ １）８ ０９ １
依 靠科 技进步 是建 设安 全高 效矿井 的必 由之 路 。炮掘 作为 传统 的掘进 方 式， 在煤 矿 已发展 到较 高 的水 平 。但 由于 炮 掘迎 头 落煤 、 出煤方 式 的落后 ， 很大程 度上 制 约 了煤巷 掘进 速度 的提 高 。本人 结 合某矿 实 际， 复杂地 质 条 就 件下 综 掘 快速 掘 进 技术 进 行 分 析 。 １工作 面 概况 某矿 １ ４ ３ 作面 位于 已采 １ ４ Ｉ ２０ 工 ２ ０ 工作 面 的下部 。副巷沿 ２ ＃煤层 顶板 布置， １４ １ 与 ２ ０ 工作 面运巷 相距 ２ ｍ 设计 工程 量 １ ３ ｍ ０， ３ ０ ｏ煤层 赋存基 本稳 定 ， 厚度 ３ ６ ， ． ｍ 瓦斯 含量较 小， 自燃 、突 出现象 。煤 层直 接项 为粉砂 岩 ， 顶 为 无 伪 泥 质粉 砂岩 ， 隙发 育， 裂 较破 碎， ０ ５ 左右 。 进至 ９ ０ 处 遇有 一 条 落差 ８ 厚 ．ｍ 掘 ６ｍ 一 ｍ 的正断层 。 ２掘进 工 艺 ２ １ 巷道 支护技 术参数 ． 巷道 为矩 形断面 ， 宽 ｝中高 ＝ ． ｍ ２ ８ 。锚 网梁 ＋ 孔径 锚索 补强 支 净 ４４．．ｍ 小 护 。支护 参 数 根据 本 地 区 的具 体地 质 条件 进 行 了优 化加 强 。 具体 参 数 为 ： （） 板支 护为 ｅ２． ２ ０ｍ １顶 １ ０２ ０ ｍ 的左 旋螺 纹钢锚 杆， ） 间排距８ ０ ｍ ８０ ． ０ ｍ ＊ ０￣ 顶 梁为ｏ１ｍ ６ ｍ的 圆钢焊 接 而成 的梯 形 梁 。项 网为 中 ６ ５ ｍ钢 筋 网片， ．ｍ 规格 为 ９ ０ Ⅲ １ Ｏ ｍ 。顶 锚索 为 １ ． Ⅱ ｌ ０ Ⅲ ２ Ｏｍ ７ ８ｌ 长度 ７ Ｏ Ⅱ ． ｍ的钢绞 线及 配套 索具 。锚 索 间 距 设计 为 １ ６ ． ｍ布 置 一对 ， 根据 顶 板情 况适 当加 密 为五 花 布置 。 （） ２ 两帮 支护 采用 锚 网点 锚 的锚杆 支 护形 式， 间排 距 ７ ０ ｍ ８ Ｏ ｍ 中 ０ｍ ＊ Ｏ ｍ ， １．４ ０ｍ ８２ ０ ｍ 的圆钢 反麻花 锚杆 。 为铁 加木 复合 托盘 ： 网采用 金属 菱形 网 。 托盘 帮 根据 以往 经验 增加 帮锚索 加强 两帮 支护 ， 控制 两帮 位移 。帮 锚索 ： １ ．４ ｍ 中 ５ ２ ｍ 长度 ４ ３ ． ｍ的钢绞 线及 配套 索具， 上帮 布置 ２排， 下帮布 置 Ｉ ， 排 间距 １ ５ 。 ． ｍ
特厚复杂煤层综放开采技术研究
岩性 多 为 中硬 以下 的质 、高 岭质 、炭质 泥 岩 ，含
矸率 ２ ～ ３ ％ ３ ％，平均 １％ ，灰分较高。煤层上部 ４
受火成 岩侵 入影 响 ，受热 变质 或硅 化 ，使 煤层 的结 构和 煤质更 加 复杂 。煤层 在垂 向上 由原来 单一 的正 常煤形 成 了煌斑 岩 、硅化 煤 、混煤 、正 常煤 等多种
石炭 系 ３ ～５煤 层 ，煤层 厚 度 １６ ．３～２． １ ９２ ｍ，平 均 １．２ ５７ ｍ。矿 井 于 ２０ ０３年 ２月开 工建 设 ，首 采工
作面 ３ ～５ 层 ８ ０ １２于 ２ ０ ０ ６年 ６月 ６ 日投 入 试 生
工 作 面煤层 为一 单 斜 构造 ，倾 角 为 １～３ ，无 。 较大 的断层 构造 ，影 响生产 的主 要地质 构造 为火成
Ｆ ｂ ｕ ｒ ２ ０ ｅ ｒａｙ ０８
特 厚 复杂 煤层 综放 开 采技 术研 究
吴永 平
（ 大 煤 矿 集 团 公 司 ，山西 大 同 ０ ７０ ） ３ ０３
［ 摘
要］ 针对塔 山煤矿开采的煤层 、顶板 、地质构造 、瓦斯等生产条件 ，对 目前 国 内特厚煤
层的采煤方法及工艺进行 了分析比较，选 用一次采 全厚综放 开采技 术开采塔 山石炭 系特 厚复 杂煤 层。
成份的复杂结构 。煤层中上部的煌斑岩变成了坚硬
［ 收稿 日期］２０ 一 ｌ ｌ ０７ ｌ — ２ ［ 作者简介 ］吴永平 （９ ９一） １５ ，男 ，山西大同人 ，高级 工程师 ，研究生 ，山西省学术技术 带头人 ，现任大同煤矿集团副董事长 、总经理 。
１ ８
维普资讯
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌｍ ｅ ｈａ ｚ ｄ Ｃａ ｉ ｇ Ｍ ｉ ｉ ｇ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ Ｆｕｌ－ ｃ ｎｉｅ ｖ ｎ ｎ ｎ ｃ ｏ ｏ ｙ ｉ
矸率 ２ ～ ３ ％ ３ ％，平均 １％ ，灰分较高。煤层上部 ４
受火成 岩侵 入影 响 ，受热 变质 或硅 化 ，使 煤层 的结 构和 煤质更 加 复杂 。煤层 在垂 向上 由原来 单一 的正 常煤形 成 了煌斑 岩 、硅化 煤 、混煤 、正 常煤 等多种
石炭 系 ３ ～５煤 层 ，煤层 厚 度 １６ ．３～２． １ ９２ ｍ，平 均 １．２ ５７ ｍ。矿 井 于 ２０ ０３年 ２月开 工建 设 ，首 采工
作面 ３ ～５ 层 ８ ０ １２于 ２ ０ ０ ６年 ６月 ６ 日投 入 试 生
工 作 面煤层 为一 单 斜 构造 ，倾 角 为 １～３ ，无 。 较大 的断层 构造 ，影 响生产 的主 要地质 构造 为火成
Ｆ ｂ ｕ ｒ ２ ０ ｅ ｒａｙ ０８
特 厚 复杂 煤层 综放 开 采技 术研 究
吴永 平
（ 大 煤 矿 集 团 公 司 ，山西 大 同 ０ ７０ ） ３ ０３
［ 摘
要］ 针对塔 山煤矿开采的煤层 、顶板 、地质构造 、瓦斯等生产条件 ，对 目前 国 内特厚煤
层的采煤方法及工艺进行 了分析比较，选 用一次采 全厚综放 开采技 术开采塔 山石炭 系特 厚复 杂煤 层。
成份的复杂结构 。煤层中上部的煌斑岩变成了坚硬
［ 收稿 日期］２０ 一 ｌ ｌ ０７ ｌ — ２ ［ 作者简介 ］吴永平 （９ ９一） １５ ，男 ，山西大同人 ，高级 工程师 ，研究生 ，山西省学术技术 带头人 ，现任大同煤矿集团副董事长 、总经理 。
１ ８
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复杂条件下厚煤层边角煤开采的研究与实践
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｃ ｍｐ ｔｒＵｓ ｇ ｎ ｂｅ ｔ ｓｕ ｄ ｒ ｋ ｎ ｌ ｇ ｓ ｌｔ ｎ ｆｒＣ ａ ｍｉ ｅｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｎ ｔ ｏ ｋ Ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｏ － ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｓｒ ｃ ： ｏ ｕ ｅ ａ ｅ ｅ ａ ｌ ｏｕ ｎ ｅ ｔ ｅａ ａｏ ｉ ａｉ Ｏ ｌ ｎ ｅ ｔ ａｉ ｅｗ ｒ ． ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｆ Ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ａ ｍｕ ｏ ｏ ｌ ｏ ｏ ３ ｌ ｏ ｎ ｔ ｏ ｋ ｃ ｎ ｅ ａｕ ｔ ａ ａ ｔｒ ｕ ｈ ａ ａ ｗａ ｅ ｔ ｎ ｄ ｍｅ ｓ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔ ｔ ｏ ． Ｏ ａ ｓａ ｌ ｈ ｔ ｅ：ｎ ｐ ｒ ｍｅｅ ａａ ａ ｅ Ａ ｅ ｅ ｅｗ ｒ ａ ｖ ｌ ａｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅｓｓ ｃ ｓｒ ｄ ｙｓ ｃ ｉ ｉ ｎ ｉ ． ｕ ｐ ｒ ｍｅｈ ｄ Ｓ ｓ ｏｅ ｔｂ ｉ ｈ ｆ ａ ａ ｔｒｄ ｔｂ ｓ ． ｆ ｒｔ ｏ ｏ ｏ ｔ ｓ ａ ｔ ｈ ｄ ｍｉ ａｅｗｉ ｄ ｐ ｉ ｔ ｏｕ ｅ ｎ ｅ． ｈ ｙ ｔｍ ａ ｕｏ ｔ ａｌ ｅ ｏｖ ａ ｉｕ ｅ ｔ ａ ｉｎ ｄ ｔ ． ｓ ｄ ｏ 一 ｖ ｎｉ ｔ ｎ ａ ａｏ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ ｔ ｎ ｏｎ ｌ ｍｅｂ ｉｇ ｓ ｔ ｔ ｅｓ ｓ ｖ ｅ ｃ ｎ ａ ｔｍａｉ ｌ ｒ ｓ ｌｅ ｖ ｒｏ ｓｖ ｎ ｉ ｔ ａ ａ Ｂａ ｅ ｎ ３ Ｄ ｅ ｔ ａｉ ｌ￣ ｙ — ｃ ｙ ｌ ｏ ｌ ｏ ｎ
北部 ， 停采线南距 １ 下０ ｃ ３ ４ 辅顺巷 中 ４ ｍ ０ 。东邻 ｌ ３ 下０ 工作 面采空区 ， ５ 西邻 ： 下０ 工作面采空区。 【 ４ ３ 南 邻 １ ３下０ｃ工作 面 。该 工 作 面是 一 采 区边 角煤 回采 ４ 的第 一个 工作 面 ， 工作 面 布 置 在 １ ３下０ ５与 １ ３下 ０ ４ 两个工作面之间宽约 １０ 的条形煤柱内 ，为避开 ０ｍ Ｋ １ 层 （ 差 ０ ２ ｍ） 响 ，３下０ｃ边 角 煤 工 Ｆ ７断 落 ５ 影 １ ３ 作 面 分 为 ２个 块 段 ： 一 ： 推 进 长 度 ９ ９３ 工 第 决段 ２． ｍ， 作 面长 ３ ． ９８ ｍ；第二 块 段 推进 长 度 ２ ０７ １． ｍ，工作 面 长 １６２ １ ２． ｍ，３下０ ｃ 角煤 工 作 面 呈 “ 长 刀把 型 ” ３边 狭 工作 面 。该 工 作 面 所 采 煤 层 为 山 西 组煤 ３下 ， 地 质 较脆 ， １ ， 度 ３２～７４ ｍ， 均 厚度 ５８ ｒ。开 ｆ ～２厚 － ． ．０ 平 ． ｎ ５ 采 面 积 为 ：２９ ｍ ，基 础 储 量 ５ ． ６９ ０ ０５万 ｔ ，可采 储 量
北部 ， 停采线南距 １ 下０ ｃ ３ ４ 辅顺巷 中 ４ ｍ ０ 。东邻 ｌ ３ 下０ 工作 面采空区 ， ５ 西邻 ： 下０ 工作面采空区。 【 ４ ３ 南 邻 １ ３下０ｃ工作 面 。该 工 作 面是 一 采 区边 角煤 回采 ４ 的第 一个 工作 面 ， 工作 面 布 置 在 １ ３下０ ５与 １ ３下 ０ ４ 两个工作面之间宽约 １０ 的条形煤柱内 ，为避开 ０ｍ Ｋ １ 层 （ 差 ０ ２ ｍ） 响 ，３下０ｃ边 角 煤 工 Ｆ ７断 落 ５ 影 １ ３ 作 面 分 为 ２个 块 段 ： 一 ： 推 进 长 度 ９ ９３ 工 第 决段 ２． ｍ， 作 面长 ３ ． ９８ ｍ；第二 块 段 推进 长 度 ２ ０７ １． ｍ，工作 面 长 １６２ １ ２． ｍ，３下０ ｃ 角煤 工 作 面 呈 “ 长 刀把 型 ” ３边 狭 工作 面 。该 工 作 面 所 采 煤 层 为 山 西 组煤 ３下 ， 地 质 较脆 ， １ ， 度 ３２～７４ ｍ， 均 厚度 ５８ ｒ。开 ｆ ～２厚 － ． ．０ 平 ． ｎ ５ 采 面 积 为 ：２９ ｍ ，基 础 储 量 ５ ． ６９ ０ ０５万 ｔ ，可采 储 量
08第8章顺酐生产技术
第八章 顺丁烯二酸酐生产技术第一节 概述一、顺丁烯二酸酐的性质、产品规格及用途顺丁烯二酸酐(maleie anhydride)又名马来酸酐或2，5-呋喃二酮，简称顺酐，是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，是目前世界上仅次于苯酐和醋酐的第三大酸酐。
由于其深加工产品种类多、用途广，自20世纪50年代顺酐实现工业化生产以来，世界顺酐的生产发展十分迅速。
二、原料路线和生产方法顺酐的主要生产方法有苯氧化法、碳四馏分氧化法、正丁烷氧化法和苯酐副产法，各种原料路线均以其独特优势在技术开发、工业应用中向前发展，并相互竞争。
1960年以前，苯氧化法是顺酐工业生产的惟一方法。
苯氧化法生产历史悠久(始于1928年)，工艺技术成熟，产物收率高，因此至今仍有20％左右的顺酐是采用此法生产的。
目前我国整体顺酐生产由于原料分布和价格影响基本依赖于苯法。
碳四馏分氧化法是以碳四馏分为原料，空气为氧化剂，在V -P-O 系催化剂作用下生产顺酐。
该法具有原料价廉易得、催化剂寿命长、产品成本较低等优点。
但由于反应产物组成复杂，目的产物收率和选择性较低，其推广应用受到限制。
苯酐副产法是由邻二甲苯生产苯酐时，会得到副产顺酐，约为苯酐产量的5％，在苯酐生产中，反应尾气经洗涤塔除去有机物后排放到大气中，洗涤液为顺酐和少量的苯甲酸、苯二甲酸等，经浓缩精制和加热脱水后得到顺酐产品。
正丁烷氧化法是以正丁烷为原料，经催化氧化生产顺酐的方法，由美国Monsanto 公司开发，并于1924年实现工业化。
该法具有原料价廉易得、环境污染少、经济效益好等优点。
随着新型催化剂的不断出现，丁烷转化率及顺酐选择性不断得到提高，目前在美国，所有顺酐全部采用丁烷法生产；在欧洲，77%的顺酐生产采用丁烷法，21%的顺酐采用苯法，其余2%为苯酐副产；在日本，61%的顺酐为丁烷法，37%为苯法，其余2%是苯酐副产。
目前全球顺酐生产能力的80%左右采用正丁烷路线。
第二节 苯氧化法生产顺丁烯二酸酐一、工艺原理1．反应原理特点苯与空气在催化剂作用下氧化发生如下主、副反应。
复杂地质条件下回采工作面高位钻孔瓦斯抽放
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第３ 卷第 ３ ３ 期
・
煤 矿 安 全
２０ 年３ ０２ 月
瓦 斯 防 治 技 术 ・
文章编 号 ：１０ —４ ６ ２０ ）３ ０８—０ ０ ３ ９ Ｘ（０ ２０ —０２ ２
复 杂 地质 条件 下 回采工 作 面 高位 钻 孔 瓦斯 抽 放
必须控制在 １０ｍ 以内， ０ 所以钻场距工作面理想
长度 约为 ５ ～７ ０ ０ｍ。
（） ３抽放钻孔与接续钻孔 的压茬关系。当钻
孔底 处于 一定高 度再加 上封 孔长 度 ５ 工 作 ～６ｍ，
面距钻场 ５ ８ｍ时 ， － 该钻场就不能有效抽放瓦 斯， 在钻场距工作 面５ ～８ ｍ时钻孔就应该改用下 个后续钻场抽放。由于后续钻场的钻孔必须深 入工 作面 内 ２ －２ 所 以后 续 钻孔 与 工作 钻孔 ０ ５ｍ，
一
压茬 关系应 控 制在 ３ －３ 因此钻 场与 钻 场问 ０ ５ｍ，
距应保持在 ５ ～６ 钻孔施工 ８ －９ Ｉ ０ ０ｍ， ５ ５Ｉ Ｔ 。详见
图 １ 。
”
（） ３抽放管与瓦斯抽放量及效率 比较见表 ３ 。
裹 ３ 抽放管与瓦斯抽放■及抽放效率 比较表
４ 结
论
（） １在复杂地质条件下 ， 回采工作面实拖高位 钻孔抽放 。 只要参数选择合理 ， 仍然可以实现比较 好的抽放效果 ， 最高抽故瓦斯浓 度述 ９ ％， ０ 效率
－
１０ ５ ｍ。工作面构造复杂 ， 断层发育 ， ． 以上 ２ ５ｍ 落差的断层平均每百米发育 ５ 条 ， ～６ 煤层起伏变 化较大， 倾角最大 ２ 。最小 ６ ， ６， 。 平均 １‘ ５。煤厚最 大 ３５ｍ， ． 最小 ０６ｍ， ． 平均 ２ ６ｍ。 ． 该工 作面 于 ２０ ０ １年 １月 ２ 日投 产， 风 ０ 配
第３ 卷第 ３ ３ 期
・
煤 矿 安 全
２０ 年３ ０２ 月
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复 杂 地质 条件 下 回采工 作 面 高位 钻 孔 瓦斯 抽 放
必须控制在 １０ｍ 以内， ０ 所以钻场距工作面理想
长度 约为 ５ ～７ ０ ０ｍ。
（） ３抽放钻孔与接续钻孔 的压茬关系。当钻
孔底 处于 一定高 度再加 上封 孔长 度 ５ 工 作 ～６ｍ，
面距钻场 ５ ８ｍ时 ， － 该钻场就不能有效抽放瓦 斯， 在钻场距工作 面５ ～８ ｍ时钻孔就应该改用下 个后续钻场抽放。由于后续钻场的钻孔必须深 入工 作面 内 ２ －２ 所 以后 续 钻孔 与 工作 钻孔 ０ ５ｍ，
一
压茬 关系应 控 制在 ３ －３ 因此钻 场与 钻 场问 ０ ５ｍ，
距应保持在 ５ ～６ 钻孔施工 ８ －９ Ｉ ０ ０ｍ， ５ ５Ｉ Ｔ 。详见
图 １ 。
”
（） ３抽放管与瓦斯抽放量及效率 比较见表 ３ 。
裹 ３ 抽放管与瓦斯抽放■及抽放效率 比较表
４ 结
论
（） １在复杂地质条件下 ， 回采工作面实拖高位 钻孔抽放 。 只要参数选择合理 ， 仍然可以实现比较 好的抽放效果 ， 最高抽故瓦斯浓 度述 ９ ％， ０ 效率
－
１０ ５ ｍ。工作面构造复杂 ， 断层发育 ， ． 以上 ２ ５ｍ 落差的断层平均每百米发育 ５ 条 ， ～６ 煤层起伏变 化较大， 倾角最大 ２ 。最小 ６ ， ６， 。 平均 １‘ ５。煤厚最 大 ３５ｍ， ． 最小 ０６ｍ， ． 平均 ２ ６ｍ。 ． 该工 作面 于 ２０ ０ １年 １月 ２ 日投 产， 风 ０ 配
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保证砂粒能被带到地面的 做法是使: l ≥ 2Vd V
H T= Vs
第二节 防蜡与清蜡
石蜡:16到64的烷烃(C16H34～ C64H130).纯石蜡为白 色,略带透明的结晶体,密度880～905kg/m3,熔点为 49～60℃. 结蜡现象:对于溶有一定量石蜡的原油,在开采过程 中,随着温度,压力的降低和气体的析出,溶解的石 蜡便以结晶析出,长大聚集和沉积在管壁等固相表面 上,即出现所谓的结蜡现象. 油井结蜡的危害: (1)影响着流体举升的过流断面,增加了流动阻力; (2)影响着抽油设备的正常工作.
●不适当的措施,降低了油层岩石胶结强度,使得油层变
得疏松而出砂.
二,防砂方法 (一)制定合理的开采措施
(1)制定合理的油井工作制度:通过生产试验使所确 定的生产压差不会造成油井大量出砂(控制生产压差). 对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层,要 在采取必要的防砂措施之后提高生产压差. (2)加强出砂层油水井的管理:开,关操作要求平稳; 对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施. (3)对胶结疏松的油层,酸化,压裂等措施要求慎重. (4)正确选择完井方法和改善完井工艺.
(二)冲砂方式
(1)正冲砂 :冲砂液由冲砂管(或油管)泵入,被冲散的砂粒 随冲砂液一起沿油套环空返至地面的冲砂方法. (2)反冲砂 :冲砂液由油套环空泵入,被冲散的砂粒随冲 砂液一起从油管返至地面的冲砂方法. (3)正反冲砂 :利用了正冲砂和反冲砂各自的优点,其工艺 相比较而言:正冲砂冲击力大,易冲散砂堵,但因管套环空 截面积大,液流上返速度小,携砂能力低,易在冲砂过程中 过程为先用正冲砂将砂堵冲散,使砂粒处于悬 (4)联合冲砂 浮状态,再迅速改为反冲砂,将冲散的砂粒从 :冲砂管柱距底端一定距 发生卡管事故,要提高液流上返速度就必须提高冲砂液的用 离处装有分流器,用以改 量.反冲砂冲击力小,但液流上返速度大,携砂能力强. 油管内返出地面的冲砂方式.这种方式可迅速 特点:这种冲砂方式可提高 变液流通道,冲砂液从油 解除较紧密的砂堵,提高冲砂效率.采用正反 冲砂效率,既具有正冲砂冲 套环空进入井内,经分流 冲砂方式时,地面相应配套有改换冲洗方式的 击力大的优点,又具有反冲 器进入下部冲砂管冲开砂 相应流程和开关. 砂返液流速高,携带能力强 堵,被冲散的砂粒随同液 的优点,同时又不需要改换 体先从下部冲管与套管环 冲洗方式的地面设备. 空返至分流器后,便进入 上部冲砂管内返至地面.
3.焦化防砂
向油层提供热能,促使原油在砂粒表面焦化,形成具有胶 结力的焦化薄层.主要有注热空气固砂和短期火烧油层固 砂两种方法.
4.其它防砂方法
依靠油气层砂粒在炮眼口处形成具有一定承载能力的砂拱, 达到防砂目的. 该方法成败的关键在于砂拱的稳定性.保证砂拱稳定性必 须考虑两个关键问题:一是降低并稳定油层流体速度;二 是保持或提高井筒周围油层的径向应力.
(二)采取合理的防砂工艺方法
机械防砂 衬管,筛管,滤砂管等防砂 砾石充填防砂 人工胶结砂层 人工井壁 其它化学防砂法 注热空气固砂 短期火烧油层固砂 降低流速 增大油层径向应力 压裂防砂
化学防砂 焦化防砂 其它
1.机械防砂
(1) 下入防砂管柱挡砂 如割缝衬管,绕丝筛管,胶结滤砂管,双层或多层筛管 等.这类方法工艺简单,具有一定的防砂效果,但由于 防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞,一般效果 差,寿命短; (2) 下入防砂管柱加充填物 充填物的种类很多,如砾石,果壳,果核,塑料颗粒, 玻璃球或陶粒等.这种防砂方法能有效地将油层砂限制 在油层中,并使油层保持稳定的力学结构,防砂效果好, 寿命长. 机械防砂对油层的适应能力强,成功率高,成本低, 机械防砂对油层的适应能力强,成功率高,成本低,目 前应用十分广泛. 前应用十分广泛.
一,油井防蜡机理
(一)油井结蜡的过程 (1)当温度降至析蜡点以下时,蜡以结晶形式从原油中 析出; (2)温度,压力继续降低和气体析出,结晶析出的蜡聚 集长大形成蜡晶体; (3)蜡晶体沉积于管道和设备等的表面上. 蜡的初始结晶温度或析蜡点: 当温度降低到某一值时,原油中溶解的蜡便开始析出,蜡 开始析出的温度即称为蜡的初始结晶温度或析蜡点 .
各种防砂方法均以化学胶固为基础,在一些油田分别获 得了一定的防砂效果.但各种方法均有各自的适用条件,因 此必须根据油层和油井的具体情况而选择应用.具体配方和 用量,更应根据各个油田的油层条件通过实验室和现场试验 来确定.
三,清砂方法
常 用 的 清 砂 方 法 冲砂: 通过冲管,油管或油套环空向井底注入高
第八章 复杂条件下的开采技术
主要内容: 主要内容:
1,防砂与清砂 , 2,防蜡与清蜡 , 3,油井堵水 , 4,稠油与高凝油开采技术 , 5,低渗透油田开发技术 , 6,井底处理新技术简介 ,
第一节 防砂与清砂
出 砂 危 害
① 砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产; ② 出砂使地面和井下设备严重磨蚀,砂卡; ③ 冲砂检泵,地面清罐等维修工作量巨增; ④ 出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管.
通过向井筒中加入液体化学防蜡剂或在抽油管柱上装有固 体化学防蜡剂,防蜡剂在井筒流体中溶解混合后达到防蜡 目的. (1)活性剂型防蜡剂:通过在蜡结晶表面上的吸附,形 成不利于石蜡继续长大的极性表面,使蜡晶以微粒状态分 散在油中易被油流带走;还可吸附于固体表面上形成极性 表面,阻止石蜡的沉积. (2)高分子型防蜡剂:油溶性的,具有石蜡结构链节的 支链线性高分子,在浓度很小的情况下能够形成遍及整个 原油的网状结构,而石蜡就可在这网状结构上析出,因而 彼此分散,不能聚集长大,也不易在固体表面沉积,而易 被液流带走.
(三)冲砂水力计算
冲砂时砂粒上升速度: 保持砂粒上升的最低速度:
Vs = Vl Vd
玉门油田石英砂与水所做的 实验表明砂粒在上升液流中 呈悬浮状态时:
Vl Vd ≈ 1.6 ~ 1.7
Vl min = 2Vd
冲砂液的最低用量:
ห้องสมุดไป่ตู้
Qmin = FVl min
冲砂过程中,砂粒从井底 上升到地面所需的时间为:
(二)影响结蜡的因素
1. 原油的性质及含蜡量 ① 原油中含蜡量越高,油井就越容易结蜡. ② 原油中所含轻质馏分越多,则蜡的初始结晶温度就 越低,保持溶解状态的蜡就越多,即蜡不易析出. 2. 原油中的胶质,沥青质 胶质含量增加,蜡的初始结晶温度降低; 沥青质对石蜡结晶起到良好的分散作用,且使沉积 蜡的强度将明显增加,而不易被油流冲走. 3. 压力和溶解气
一,油层出砂原因
(1)内因—砂岩油层的地质条件 (2)外因—开采因素
(一) 内因—砂岩油层的地质条件
1. 应力状态 钻井前砂岩油层处于应力平衡状态.钻开油层后,井壁附近 岩石的原始应力平衡状态遭到破坏,造成井壁附近岩石的应 力集中. 2. 岩石的胶结状态 油层出砂与油层岩石胶结物种类(粘土,碳酸盐和硅质,铁质 三种),数量(数量越多,胶结强度越大)和胶结方式(基底胶 结,接触胶结,孔隙胶结)有着密切的关系.
1.油管内衬和涂层防蜡
作用:通过表面光滑和改善管壁表面的润湿性,使蜡 不易在表面上沉积,以达到防蜡的目的. (1)玻璃衬里油管防蜡原理 油管表面具有亲水憎油特性; 玻璃表面十分光滑; 玻璃具有良好的绝热性能. (2) 涂料油管防蜡原理 在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质.
2.化学防蜡
(1)阻止蜡晶的析出:在原油开采过程中,采用某些措施 (如提高井筒流体的温度等),使得油流温度高于蜡的初始结 晶温度,从而阻止蜡晶的析出. (2)抑制石蜡结晶的聚集:在石蜡结晶已析出的情况下,控 制蜡晶长大和聚集的过程.如在含蜡原油中加入防止和减少 石蜡聚集的某些化学剂—抑制剂,使蜡晶处于分散状态而不 会大量聚集. (3)创造不利于石蜡沉积的条件:如提高表面光滑度,改善 表面润湿性,提高井筒流体速度等.
3. 渗透率的影响 油层的渗透率越高,其胶结强度越低,油层越容易出砂.
胶 结 强 度
渗透率
渗透率 1 0-3 μ m2 出砂井 占总出砂井 数比例% < 1 00 0 0 1 0 0～ 5 00 10 1 9 .2 > 5 00 42 8 0 .8
(二) 外因—开采因素
1. 固井质量 由于固井质量差,使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘 2. 射孔密度 在一起,在生产中形成高低压层的串通,使井壁岩石不 如果射孔密度过大,有可能使套管破裂和砂岩油层结构 3. 断受到冲刷,粘土夹层膨胀,岩石胶结遭到破坏,因而 油井工作制度 遭到破坏,引起油井出砂. 导致油井出砂. 4. 流体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳 其它 力是疏松油层出砂的重要原因.油,水井工作制度的突 ●油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低; 然变化,使得油层岩石受力状况发生变化,也容易引起 ●油层压力降低,增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用, 油层出砂. 扰乱了颗粒间的胶结;
防 砂 方 法 选 择 地 层 预 处 理 设 计 砾 石 设 计 防 砂 管 柱 设 计 携 砂 液 设 计 施 工
步 防 设 计 程 序 分 工 施 砂
工 艺 设 计
防砂施工 设计具体 步骤自学
(四) 化学防砂方法
人工井壁防砂 水泥砂浆 树脂核桃壳 树脂砂浆 预涂层砾石 人工胶结砂层防砂 酚醛树脂胶结砂层 酚醛溶液地下合成 胶结剂 水泥 酚醛树脂 树脂 树脂 主料 苯酚与甲醛 苯酚与甲醛 支撑剂 石英砂 核桃壳 石英砂 石英砂 增孔剂 柴油 柴油 携送液 油 油或活性水 油 油或活性水 固化剂 盐酸 油层温度 说明 后期防砂 早期防砂 后期防砂 较好后期防砂 说明 早期防砂 早期防砂
2.化学防砂
(1) 人工胶结砂层防砂方法 从地面向油层挤入液体胶结剂及增孔剂,然后使胶结剂固 (2) 人工井壁防砂方法 化,在油气层层面附近形成具有一定胶结强度及渗透性的 地面将支撑剂(砾石)和未固化的胶结剂按一定比例拌和 胶结砂层,达到防砂目的的方法.如酚醛树脂溶液及酚醛 均匀,用液体携至井下挤入油层出砂部位,在套管外形成 溶液地下合成等. 相比较而言:化学防砂方法适用于渗透率相对均匀的薄层 具有一定强度和渗透性的壁面,可阻止油层砂粒流入井内 段,在粉细砂岩油层中的防砂效果优于机械防砂.但其对 而又不影响油井生产的工艺措施.如水泥砂浆,树脂核桃 油层渗透率有一定的损害,成功率也不如机械防砂,还存 壳,树脂砂浆,预涂层砾石等. 在老化现象,相对成本较高等缺点,应用程度不如机械防 砂.