发布时间：
油井压裂的风险分析与安全对策论文
摘要：对油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，梳理了安全管理的重点环节，提出了相应的安全管理对策措施。
关键词：油井压裂；风险分析安全对策
引言
油井压裂作业设备多、环节多，具有技术含量高、施工难度大、作业环境恶劣、救援及逃生困难的特点，安全管理工作难度大，极易酿成重大的人员伤亡和财产损失事故。笔者就油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，并提出了相应的安全管理对策措施。
1、压裂施工风险分析
人员与设备高度集中压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。
井场布置易存在隐患由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。
施工过程危险性高压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。
救援及逃生困难由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为不良事件。
环境保护要求高如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。
2、安全管理的重点环节
作业人员的管理应对设计人员进行井控培训，施工人员需穿戴好劳保用品并持证上岗，非本岗位工作人员要限入高压区。
生产设备的管理使用压裂设备前，必须对设备的气控系统、液压系统、吸入排出系统、仪表及执行机构系统、设备故障诊断系统等十个系统进行认真检查，并对仪表进行校正。
井场布置的管理压裂施工的井场布置应严格按高压区、低压区、井口区和辅助区划分，设立好警戒线，非工作人员严禁入内。油井压裂的所有生产设备，必须停放在上风方向，并与井口保持30m距离。
试压工序的管理井口要用钢丝绳固定牢固，高压管汇要安装泄压阀及安全阀。排空试压并保持15min，仔细检查无刺漏后再放空。要确定最高限压压力，现场施工中严禁超压操作，超压时应紧急停车。
施工过程的管理施工过程主要包括：循环、试压、试挤、压裂、支撑剂、替挤、反洗或活动管柱等环节，压裂施工期间应统一现场的操作指挥，必须对施工的设计要求、井下情况、地面设备及各个岗位的技术情况清楚，落实各项安全防范措施。在生产过程中，要保存安全生产的相关资料，主要包括作业人员名册、工作日志、培训记录、事故和险情记录、安全设备维修记录情况等。
安全管理的法规标准油井压裂作业安全管理须遵守SY6443-2000《压裂酸化作业安全规定》等有关的安全管理规定。
3、安全对策
规范人的安全行为
①压裂前召开安全会议，以保证所有的`现场人员都知道压裂施工程序，现场人员都应清楚自己在压裂施工中的职责和在应急情况下的处理措施。对施工现场人数进行统计，在应急情况下的人员逃生路线明确，在实施压裂过程中，暂无施工任务的人员应到指定位置待命。
②员工是油井压裂作业的主体，要从关爱员工生命及保护生产力的角度出发，严格压裂作业从业人员的选择任用。规范安全行为，加强安全教育及操作技能的培训，使其能够按规程、标准上岗操作，减少人为操作失误，降低因不安全行为引起的事故。
③压裂施工过程中，要严格按照操作规程的要求进行，不满足安全要求的井场坚决不能作业。高、低压管汇吊装、压裂车并入管汇、砂罐车倒车等重点工序，必须由专人指挥方能进行，提高操作的准确性及可靠性，有效避免人员伤亡事故的发生。
④要消除工作环境中的有害因素，创造适合人的工作环境，从而减少人失误的可能性。
控制设备设施的不安全状态
①压裂作业生产设施，要根据施工耐压等级，确定油井压裂生产设施和专业设备的选型，抓好设备的运行检查、定期校验、日常维护保养、维修改造、报废处理等环节的管理，杜绝设备带病运行，是确保油井压裂作业安全的重要途径。
②安全检查是监测单位生产作业情况与国家、地方及企业标准不符合程度的过程，是发现危害因素的方法，是安全管理工作的重要内容。通过安全检查，掌握油井压裂生产设备的安全运行状况，确保生产安全。
③严格按标准布置井场压裂设备，配备齐全的消防设施，消除压裂现场的机械设备、化学药剂的潜在危险。
④设备的安全附件要定期校验，不符合安全标准的安全附件要及时更换或修复，以消除作业中的安全隐患。
⑤安全管理部门要依据安全检查及隐患排查结果、隐患评价及隐患分级情况，提出隐患治理计划并组织实施。
抓好安全管理和应急救援工作
①油井压裂作业单位要依据国家有关安全生产的各项法律、法规和标准，结合单位的生产经营实际，制定单位安全生产管理的各项规章制度，要及时修订或完善，并组织员工对新制度进行学习培训。
②压裂作业单位要建立与单位生产和发展相适应的安全生产管理模式，建立健全安全管理网络，并配备好安全工程师，对于改善单位的安全管理、提高单位安全生产保障能力具有良好的作用。
③抓好应急救援工作。事故应急救援能有效降低事故发生后的人员伤亡和财产损失。油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。
359本文论述的原料气压缩机为多级离心式压缩机，某厂利用离心式压缩机，因为汽提塔内漏，开始停运，合成氨装置正常运行，两台循环水泵同时运行，水泵A发生出现接地盒爆的问题，电网晃电，两台电泵开始停运，循环水开始断水，开始启动水泵B，为了尽快恢复装置生产，原料气压缩机始终维持自循环工作状态，因为原料气压缩机回流管路温度比较高，管线表面温度不断提升，最终确定压缩机内部因为高温问题出现故障，需要立即处理。1 概述原料气压缩机的有关情况原料气压缩机利用天然气进行压缩，为转化炉提供转化的原料，原料气压缩机为多级离心式压缩机，包括一个缸体和一段压缩，压缩机具备5个叶轮，利用平衡管平衡轴向力，利用串联干气密封的方式实施轴封。为了防止原料气压缩机发生喘振问题，可以将防喘振阀设置在工艺回路流程当中，机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，汽轮器处于最低工作转速，防喘振阀开始进入到工作状态，可以结合实际情况设置防喘振阀的模式，主要包括手动模式和自动模式，以生产要求调解防喘振阀的开度。机组停车包括正常停车和紧急停车。利用正常停车程序，需要将防喘振阀，降低汽轮机速度，点停车按钮，快速降低汽轮机转速，达到1000r/min之后需要按紧急停车按钮。在汽轮机工作转速状态下进行紧急停车，可以直接按紧急停车按钮，防喘振阀也会因此进入到紧急全开状态中，将水冷区器设置在防喘振阀回路上，这样有利于快速消散压缩机循环流量的热量。2 概述原料气压缩机回路高温事故 循环回路温度较高的原因原料气压缩机的循环水泵A线盒爆，停运两台循环水泵，因为循环水断水的问题，所有的装置开始停车，为了尽快回复生产，原料气压缩机持续运行，利用手动模式将喘振阀打开，原料气压缩机气量实现自循环，因为原料气压缩机回路温度比较高，此时防喘振阀体温度也急剧上升，管线和压缩机的外表面开始出现冒烟的问题，利用监屏观察最高温度，确定是否出现温度异常的问题。通过分析原料气压缩机的运行参数和工艺参数，总结事故发生情况，在正常工作过程中，原料气压缩机防喘振阀开度达到，进一步打开喘振阀，压缩机开始进入到自循环状态当中，开度达到以上，利用防喘振冷区器可以带走压缩机流量产生的热量，压缩机冷却器如果出现断水问题，那么就无法带走压缩机的热量，这样就会提升整个回路的温度。 汽轮机冲转失败的原因原料气压缩机没有设置盘车器，发生事故之后，直接试开机组，汽轮机调速阀开度达到23%以上，但是转速为0，表明汽轮机冲转失败。如果调速阀开度达到31%以上，汽轮机可以达到正常的工作转速，因此可以确定压缩机出现故障，在高温的影响下，压缩机内部可能出现卡涩和黏连的问题，发生这类问题，可能是因为隔板变形，叶轮和隔板之间出现摩擦，转子无法运动。盖板密封和叶轮产生摩擦，也会导致转子不动。解体压缩机，确定问题发生的原因，拆除转子两侧干气密封，确定干气密封是否异常，如果没有发现异常情况，拆除前盖板，确定前轴是否存在损坏问题。将两侧推力轴承和前盖板等拆除，利在内筒前端拉出转子，避免损坏压缩机的部件，将后盖板拆除，拉出内筒，确定后盖板是否可以移动，如果移动幅度比较小，可以确定平衡盘密封存在卡涩和黏连问题，因为平衡盘密封和后轴封的材质是铝合金，这属于薄弱环节，可以强行顶出后盖板，确定轴封端面和平衡盘背帽端面是否发生黏连。转子最高温度为120℃，在300℃高温的影响下，转子会出现轴向膨胀问题，后轴封端面会接触到平衡盘背帽，高速旋转转子，端面会产生较高的摩擦热，熔化后轴封端面，在融化状态中，转子可以维持正常的运转，停车之后，温度开始降低，后轴封端面逐渐开始凝固，这样就会黏连平衡盘背帽。3 修理对策原料气压缩机发生高温事故之后，需要解体压缩机，如果只是压缩机后轴封端面出现融化损坏的问题，并且平衡盘梳齿条只是出现个别损坏问题，其它的部件都是完好的，那么可以检查转子弯曲度，确定转子是否符合工作要求，转子最大径向跳动量为，设计值在以下，可以放心使用转子。更换转子后轴封和平衡盘梳齿，更换内筒体外表面O型圈。清楚转子平衡盘背帽端面黏连的金属。联系设计院，更改压缩机的进出口的测温点。增加温度报警值为140℃，及时提醒用户，避免因为高温温度损坏了压缩机。为了避免高温因素影响到防喘振阀冷却器，利用试压检查工作，确定换热管是否存在泄漏问题，如果发生了泄漏问题，需要立即采取封管处理工作。探究原料气压缩机温度高原因及处理郭子庆新地能源工程技术有限公司 河北 廊坊 065000摘要：本文结合原料气压缩机温度高原因，逐项分析了其原因，提出针对性的处理措施，通过更换处理损坏部件，例如可以更换原料气压缩机的后轴封和平衡盘梳齿等，检查确认原料气压缩机转子弯曲度，堵管处理防喘振阀冷却器，维护原料气压缩机的稳定运行。关键词：原料气压缩机 温度高 原因 处理措施（下转第363页）363这种压裂液如同字面意思一样就是在压裂液中添加了一些纤维物质，以此提升压裂液的悬砂能力，实现了对稠化剂残渣的有效控制，减少了对地层影响与伤害。这种压裂液需要用到网状显微结构，保障了沙粒下沉阻力控制效果，实现了稳定性平衡，全方位强化了裂缝导流效果，保障了产能。目前在国内的玉门油田与大港油田中获得了充分使用，有效解决了破胶不彻底、配液难问题。低廉的成本与良好的携砂能力是研究的核心。尤其是在近些年胍胶价格快速上涨的今天，这种压裂液更是得到了社会高度重视。国外学者在实践中使用了硼酸盐交联剂与可降解纤维，最后的产量比过去高出24%。从国内外很多的实际案例中都可以看到在使用该压裂液以后油井整体产量都要高出27%左右。能够很好的控制聚合物用量，使油井内部形成导流效果更好的裂缝。并且这种压裂液对于支撑剂返排问题的解决与处理效果也十分突出，能够让裂缝支撑剂变得更加均匀，应对填充失败风险。此外有西方学者还在西伯利亚地区成功使用这种压裂液。利用这种压裂液与控制材料充分的组合，减少了不良裂缝的出现概率，并且有效解决了聚合物剂量高的问题，最后的产量多出来9%。当然该技术并没有对耐温性做充分考虑。我国科学家在多年的研究中开发出纤维复合清水压裂液，这种压裂液充分筛选了纳米复合纤维、聚酯纤维、棉纤维、玻璃纤维。实验中得到的纳米纤维质量损失只有1%左右。当然这种压裂液的实际效果目前资料并不充足，有待进一步研究。我国有学者在改性纤维中研究出一种易破胶降解且耐高温效果很好的压裂液，在100摄氏度环境下剪切90分钟黏度为·s。泽中压裂液为弱酸性，不会对地层造成过多影响和伤害。4 结束语 从本文叙述可以看出，目前滑溜水支撑剂由于用水量大、输送能力差所以成本比较高，其研究重点是耐盐耐剪切与携砂性。循环利用返排液控制用水量是最大化该技术价值的前提。清洁压裂液不具备良好的耐温性，成本相对较高。今后的研究重点将会是阴离子表面活性剂与纳米材料。纤维压裂难交联并且降解不容易。当然近些年出现的很多新型技术有望改变这一问题。参考文献 [1]贾爱林，位云生，刘成等.页岩气压裂水平井控压生产动态预测模型及其应用[J].天然气工业，2019，39（06）：71-80.[2]屈海清.页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用[J].云南化工，2019，46（04）：154-155.[3]贾金亚，魏娟明，贾文峰等.页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究[J].应用化工，2019，48（06）：1247-1250.为了避免发生事故，循环水发生水量不足或者断水问题的时候，如果原料气压缩机没有立即停机，就会不断提高循环回路的温度，引发工艺操作事故。因为在断水情况下，无法带出压缩机的热量，这样就会急剧提升原料气压缩机温度。当温度达到300℃以上，不断伸长原料气压缩机的转子轴向，部件之间出现摩擦，引发高温熔化问题，通过冷却黏连，机组无法再进行启动。因此如果循环水出现断水问题，需要立即停车处理压缩，压缩机处于高温状态，操作人员要果断处理，紧急停车处理。改变压缩机进出口的测温点，避免出现误判的情况。加强培训操作人员，保证操作人员明确机组的测温点和测压点以及流量测点的位置，如果出现异常情况，要正确判断问题发生原因，加强联系内外操作，提高操作人员事故处理能力，发生事故之后，操作人员要果断的处理事故。4 结束语 本文分析了原料气压缩机温度高的原因，并且提出针对性的处理措施，保障原料气压缩机稳定性，提高原料气压缩机的运行效率，同时可以保护原料气压缩机的安全性，避免因为受到高温的影响，使原料气压缩机无法维持正常的工作。参考文献 [1]龙土明.制氢原料气压缩机轴瓦磨损原因分析及预防[J].炼油技术与工程，2019，49（05）：38-41.[2]高小玲，杨唯.空分装置中原料空气压缩机不同驱动方案的投资估算动态指标对比[J].浙江化工，2018，49（10）：40-43.[3]梁威，王振民，汪峰，谢辉，郭立刚.焦炉尾气制LNG 装置原料气压缩机的经济性选型探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（18）：122-124.[4]武秀伟.原料气压缩机填料接筒配氮气管改造运行总结[J].山西化工，2018，38（03）：79-82.[5]谢毅，刘利军，吴盛洪.低压甲醇原料气压缩机故障的原因分析与改进[J].氮肥与合成气，2018，46（05）：18-19+26.（上接第359页）￥5百度文库VIP限时优惠现在开通,立享6亿+VIP内容立即获取探究原料气压缩机温度高原因及处理石化技术359本文论述的原料气压缩机为多级离心式压缩机，某厂利用离心式压缩机，因为汽提塔内漏，开始停运，合成氨装置正常运行，两台循环水泵同时运行，水泵A发生出现接地盒爆的问题，电网晃电，两台电泵开始停运，循环水开始断水，开始启动水泵B，为了尽快恢复装置生产，原料气压缩机始终维持自循环工作状态，因为原料气压缩机回流管路温度比较高，管线表面温度不断提升，最终确定压缩机内部因为高温问题出现故障，需要立即处理。1 概述原料气压缩机的有关情况第 1 页原料气压缩机利用天然气进行压缩，为转化炉提供转化的原料，原料气压缩机为多级离心式压缩机，包括一个缸体和一段压缩，压缩机具备5个叶轮，利用平衡管平衡轴向力，利用串联干气密封的方式实施轴封。为了防止原料气压缩机发生喘振问题，可以将防喘振阀设置在工艺回路流程当中，机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，汽轮器处于最低工作转速，防喘振阀开始进入到工作状态，可以结合实际情况设置防喘振阀的模式，主要包括手动模式和自动模式，以生产要求调解防喘振阀的开度。机组停车包括正常停车和紧急停车。利用正常停车程序，需要将防喘振阀，降低汽轮机速度，点停车按钮，快速降低汽轮机转速，达到1000r/min之后需要按紧急停车按钮。在汽轮机工作转速状态下进行紧急停车，可以直接按紧急停车按钮，防喘振阀也会因此进入到紧急全开状态中，将水冷区器设置在防喘振阀回路上，这样有利于快速消散压缩机循环流量的热量。
大型滑溜水压裂体积压裂技术实施，以美国的Barnett 页岩的有效开发最具代表性，除了大幅度降低成本的水平井钻井和“工厂化”作业模式之外，储层改造的主体技术为：水平井套管完井+分段多簇射孔+快速可钻式桥塞+滑溜水多段压裂。实现体积压裂技术关键主要体现在以下几个方面。基本特点为：大液量、大排量、大砂量、小粒径、低砂比。主要技术参数为：水平段长1000~1500m，分8~15 段，每段分4~6 簇，每簇长度，簇间距20~30 m，排量10 m/min 以上，平均砂比3%~5%，每段压裂液量1000~1500 m，每段支撑剂量100~200 t，压裂液体系采用滑溜水+线性胶组合方式，以40/70 目支撑剂为主。目前最新文献报道表明：水平井的水平段越来越长，为1372~2134m；改造段数越来越多，为10~24段；段间距越来越短，约为90m；规模越来越大，每段使用2067m滑溜水、175 t 支撑剂。
这个怎么样？ 万能外圆磨床液压传动系统设计 (毕业设计28页14982字+CAD图纸+任务书+外文翻译+调研报告 全套) 摘要：随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、作简单、维修方便的液压传动系统。 关键词：液压传动、数据计算、装量 目 录 第一章 引言……………………………………..……………………….1 第二章 万能外圆磨床液压系统的设计步骤与设计要求.……………..2 设计步骤 ……………………………………………….…………2 明确设计要求...................................................................................2 第三章 万能外圆磨床液压系统工作原理及特点…………………….. 2 万能外圆磨床液压系统工作原理……………………………...…3 万能外圆磨床液压系统的特点…………………………….…..…6 第四章 制定基本方案和绘制液压系统图…………………………….. 7 基本方案.............................................................................. ……….7 液压系统图……………………………………………………... …9 第五章 型万能外圆磨床各液压元件的选择…………………………..11 液压泵的选择...................................................................................11 阀的选择……………………………………………………..…….12 器的选择……………………………………………………..…….13 尺寸的确定................................................................... ……...........13 量的确定………………………………………………………..…..14 第六章 磨床中上料机的液压系统进行设计计算…………………..…16 分析……………………………………………………………..….16 缸主要参数的确定……………………………………………..….16 液压系统图…………………………………………………..…….17 元件的选择…………………………………………………….…..18 系统的性能验算……………………………………………….…..20 第七章 型外圆磨床的故障分析及维修…………………………….… 22 型外圆磨床的故障分析……………………………………………. 22 型外圆磨床的维修………………………………………………...…25 第八章 总结………………………………………………………………28 第九章 毕业设计小结…………………………………………… …….29 第十章 致谢………………………………….…………………… ……30 参考文献………………………………………………………………….31 第一章 引言 液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。 随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了液压系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证液压系统能正常运行并极大发挥液压技术优势的先决条件。 本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、作简单、维修方便的液压传动系统。 第二章 万能外圆磨床 液压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、作简单、维修方便的液压传动系统。 设计步骤 液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。 1）确定液压执行元件的形式； 2）进行工况分析，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案，拟定液压系统原理图； 4）选择液压元件； 5）液压系统的性能验算； 明确设计要求 设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4）各动作机构的载荷大小及其性质； 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程序、作控制方式的要求； 7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 加油！！祝愿你可以成功！
计一台组合机床动力滑台液压系统1、机床要求工作循环：实现工件快进、工进、快速退回、原位停止等功能，动力滑台采用平导轨，往复运动的加速、减速时间为、机床参数如下1）、工作负载FL=28000N2）、采用平导轨，静摩擦系数为，动摩擦系数为等三、要求1、按机床要求设计液压系统，绘出液压系统图2、确定液压缸参数3、列出电磁铁动作顺序表
第1章 概述 关于汽车起重机工程起重机是各种工程建设广泛运用的重要起重设备，是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备，在工业和民用建筑中作为主要施工机械而得到广泛运用。它对减轻劳动强度、节省人力，降低建设成本，提高施工质量，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。目前我国是世界上使用工程起重机最大的国家之一。近年来，随着工程建设规模的扩大，起重安装工程量越来越大，吊装能力、作业半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力。相对于其他起重机，汽车起重机不仅具有移动方便，操作灵活，易于实现不同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计。随着液压传动技术的不断发展，汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象。 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点优点1. 在起重机的结构和技术性能上的优点：来自汽车发动机的动力经油泵转换到工作机构，其间可以获得很大的传动比，省去了机械传动所需的复杂而笨重的传动装置。不但使结构紧凑，而且使整机重量大大的减轻，增加了整机的起重性能。同时还很方便的把旋转运动变为平移运动，易于实现起重机的变幅和自动伸缩。各机构使用管路联结，能够得到紧凑合理的速度，改善了发动机的技术特性。便于实现自动操作，改善了司机的劳动强度和条件。由于元件操纵可以微动，所以作业比较平稳，从而改善了起重机的安装精度，提高了作业质量。采用液压传动，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，减少了润滑部位，从而减少了维修和技术准备时间。2．在经济上的优点...... 目录：摘要 IABSTRACT II第1章 概述 １ 关于汽车起重机 １ 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点 １优点 １ 缺点 ２ 液压系统的类型 ２ 汽车起重机液压系统功能、组成和工作特点 ２ 汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势 ４ 本课题来源、任务要求和整机性能参数 ５ 本课题主要研究工作 ７第2章 液压系统元件选择 ８ 典型工况分析及对系统要求 ８伸缩机构的作业情况 ８副臂的作业情况 ８三个以上机构的组合作业情况 ８典型工况的确定 ８ 系统要求 ９ 液压系统类型选择 １０ 本机液压系统分析 １０ 各机构动力组合、分配及控制 １１ 各种执行元件的选择 １２第3章 各液压回路组成原理和性能分析 １４主副卷扬回路 １４性能要求 １４主要元件 １５主要回路 １５功能实现和工作原理 １５回转回路 １７ 性能要求 １８主要元件 １８主要回路 １８功能实现和工作原理 １８ 伸缩回路 １９性能要求 １９主要元件 １９主要回路 ２０功能实现和工作原理 ２０变幅回路 ２１性能要求 ２１主要元件 ２１主要回路 ２２功能实现和工作原理 ２２支腿回路 ２３性能要求 ２３主要元件 ２３主要回路 ２３功能实现和工作原理 ２４第4章 液压系统设计计算 ２５ 液压系统工作参数和各机构主要参数 ２５ 工作机构主要参数 ２５ 液压系统参数 ２６ 液压元件选择计算 ２７ 液压马达和液压泵的选择计算 ２７ 液压阀的选择 ３７ 液压辅助元件选择 ４０第5章 系统各回路性能计算 ４４ 系统各回路功率计算 ４４ 各回路功率选取 ４４ 管路系统容积效率及压力效率计算 ４４ 系统各回路性能的验算 ４５ 起升回路 ４５ 回转回路 ５０ 伸缩回路 ５１ 变幅回路 ５３ 支腿回路 ５４液压系统的发热验算 ５５ 工作循环周期T ５５ 油泵损失所产生的热能H ５６ 马达产生的热量 ５７ 油箱散热量 ５８第6章 起重机液压系统电液比例控制专题研究 ５９ 电液比例控制原理和特点 ５９ 起重机部件电液比例控制 ６０ 电液比例对各回路的控制 ６３ 电液比例对起重机液压系统的影响及发展趋势 ６６第7章 总结 ６８ 设计总结 ６８ 工作展望 ６８致谢 ６９参考文献 ７０附录1 QY40液压汽车起重机液压系统原理图 ７１附录2 QY40液压汽车起重机液压系统电磁铁动作顺序表 ７２附录3 QY40液压汽车起重机液压系统元件明细表 ７３任务书 ７４文献综述 ７６开题报告 ８７翻译 ９０ 参考资料：[1] 编写组编•起重机设计手册•［S］•机械工业出版社•1980[2] 刘新德主编•袖珍液压设计手册•［S］•机械工业出版社•2004[3] 上海煤矿机械研究所编•液压传动设计手册•［S］•上海人民出版社•1976[4] 德国曼勒斯曼公司编写•曼勒斯曼公司液压元件手册•［S］[5] 朱才新主编•液压传动与控制•［M］•重庆大学出版社•1998[6] 许福玲 陈尧明编•液压与气压传动•［M］•机械工业出版社•2001[7] 周士昌主编•液压系统设计图册•［M］•机械工业出版社•2003[8] 扬国平 刘忠编•现代工程机械液压与液力实用技术•［M］•人民交通出版社[9] 赵显新编•工程机械液压传动装置原理与检修•［M］•辽宁科学技术出版社[10] 雷天觉主编•液压工程手册•［S］•机械工业出版社•1990 简单介绍：QY40型汽车起重机液压系统的设计是该型起重机设计过程中最关键的一步。本文根据液压系统的技术指标对该系统进行整体方案设计，对其功能和工作原理进行分析，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件，按照所给机构性能参数和液压性能参数进行元件的选择计算，通过对系统性能的验算和发热校核，以满足该起重机所要达到的要求。本文还针对当前汽车起重机所采用的一项先进技术——电液比例控制技术，从原理、控制部件、回路控制、控制措施以及对汽车起重机的影响等进行专题研究。由此对电液比例控制技术在汽车起重机中的运用给以充分的肯定，对汽车起重机的发展前景有了很大的希望。
浅议煤矿煤层的开采技术摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。关键词：开发技术 煤炭工艺 煤炭一、煤炭开采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。主要优缺点优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。二、采煤方法与工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业 条件，提高单产和机械化水平。（一）开采技术开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。（二）解决难题开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（三）缓倾斜薄煤层长壁开采主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。（五）各种综采高产高效综采设备保障系统要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。三、主要的开采技术（一）深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。（二）“三下”采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。
油井压裂的风险分析与安全对策论文
摘要：对油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，梳理了安全管理的重点环节，提出了相应的安全管理对策措施。
关键词：油井压裂；风险分析安全对策
引言
油井压裂作业设备多、环节多，具有技术含量高、施工难度大、作业环境恶劣、救援及逃生困难的特点，安全管理工作难度大，极易酿成重大的人员伤亡和财产损失事故。笔者就油井压裂过程中存在的安全风险进行了分析，并提出了相应的安全管理对策措施。
1、压裂施工风险分析
人员与设备高度集中压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。
井场布置易存在隐患由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。
施工过程危险性高压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。
救援及逃生困难由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为不良事件。
环境保护要求高如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。
2、安全管理的重点环节
作业人员的管理应对设计人员进行井控培训，施工人员需穿戴好劳保用品并持证上岗，非本岗位工作人员要限入高压区。
生产设备的管理使用压裂设备前，必须对设备的气控系统、液压系统、吸入排出系统、仪表及执行机构系统、设备故障诊断系统等十个系统进行认真检查，并对仪表进行校正。
井场布置的管理压裂施工的井场布置应严格按高压区、低压区、井口区和辅助区划分，设立好警戒线，非工作人员严禁入内。油井压裂的所有生产设备，必须停放在上风方向，并与井口保持30m距离。
试压工序的管理井口要用钢丝绳固定牢固，高压管汇要安装泄压阀及安全阀。排空试压并保持15min，仔细检查无刺漏后再放空。要确定最高限压压力，现场施工中严禁超压操作，超压时应紧急停车。
施工过程的管理施工过程主要包括：循环、试压、试挤、压裂、支撑剂、替挤、反洗或活动管柱等环节，压裂施工期间应统一现场的操作指挥，必须对施工的设计要求、井下情况、地面设备及各个岗位的技术情况清楚，落实各项安全防范措施。在生产过程中，要保存安全生产的相关资料，主要包括作业人员名册、工作日志、培训记录、事故和险情记录、安全设备维修记录情况等。
安全管理的法规标准油井压裂作业安全管理须遵守SY6443-2000《压裂酸化作业安全规定》等有关的安全管理规定。
3、安全对策
规范人的安全行为
①压裂前召开安全会议，以保证所有的`现场人员都知道压裂施工程序，现场人员都应清楚自己在压裂施工中的职责和在应急情况下的处理措施。对施工现场人数进行统计，在应急情况下的人员逃生路线明确，在实施压裂过程中，暂无施工任务的人员应到指定位置待命。
②员工是油井压裂作业的主体，要从关爱员工生命及保护生产力的角度出发，严格压裂作业从业人员的选择任用。规范安全行为，加强安全教育及操作技能的培训，使其能够按规程、标准上岗操作，减少人为操作失误，降低因不安全行为引起的事故。
③压裂施工过程中，要严格按照操作规程的要求进行，不满足安全要求的井场坚决不能作业。高、低压管汇吊装、压裂车并入管汇、砂罐车倒车等重点工序，必须由专人指挥方能进行，提高操作的准确性及可靠性，有效避免人员伤亡事故的发生。
④要消除工作环境中的有害因素，创造适合人的工作环境，从而减少人失误的可能性。
控制设备设施的不安全状态
①压裂作业生产设施，要根据施工耐压等级，确定油井压裂生产设施和专业设备的选型，抓好设备的运行检查、定期校验、日常维护保养、维修改造、报废处理等环节的管理，杜绝设备带病运行，是确保油井压裂作业安全的重要途径。
②安全检查是监测单位生产作业情况与国家、地方及企业标准不符合程度的过程，是发现危害因素的方法，是安全管理工作的重要内容。通过安全检查，掌握油井压裂生产设备的安全运行状况，确保生产安全。
③严格按标准布置井场压裂设备，配备齐全的消防设施，消除压裂现场的机械设备、化学药剂的潜在危险。
④设备的安全附件要定期校验，不符合安全标准的安全附件要及时更换或修复，以消除作业中的安全隐患。
⑤安全管理部门要依据安全检查及隐患排查结果、隐患评价及隐患分级情况，提出隐患治理计划并组织实施。
抓好安全管理和应急救援工作
①油井压裂作业单位要依据国家有关安全生产的各项法律、法规和标准，结合单位的生产经营实际，制定单位安全生产管理的各项规章制度，要及时修订或完善，并组织员工对新制度进行学习培训。
②压裂作业单位要建立与单位生产和发展相适应的安全生产管理模式，建立健全安全管理网络，并配备好安全工程师，对于改善单位的安全管理、提高单位安全生产保障能力具有良好的作用。
③抓好应急救援工作。事故应急救援能有效降低事故发生后的人员伤亡和财产损失。油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。
毕 业 论 文 一、机电一体化技术发展历程及其趋势 自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意. (一)机电一体化"的发展历程 1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页; 2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生机; 3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础; 4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶. (二)机电一体化"发展趋势 1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势. 2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。 3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。 4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。 5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。 二、典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。 三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。 (一)我国“机电一体化”工作面临的形势 1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度 2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。 3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。 另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。 (二) 我国“机电一体化”工作的任务 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。 总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。 四、我国发展“机电一体化”的对策 (一)加强统筹安排，协调发展计划 目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车! (二)强化行业管理，发挥“协会”作用 目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作…… (三)优化发展环境、增大支持力度 优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。 增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。 (四)突出发展重点，兼顾“两个层次” 机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。 结束语：本论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学院工程系的全体老师表示由衷的谢意。 希望我的答案可以帮得上楼主！
摘要 5 1 绪论 25-32 国内外液压机技术现状及发展趋势 25-29 课题研究意义和研究内容 29-32 2 整体方案及重要参数的确定 32-39 整体方案的提出与确定 32-35 系统主要参数的确定及主要元器件的选型 35-37 高速数控压机液压系统工作原理 37-39 3 液压系统建模 39-52 建模的基本要求 39-40 比例阀数学模型 40-41 阀控缸数学模型的建立 41-50 液压系统最终数学模型 50 系统参数的确定 50-52 4 系统仿真 52-56 概述 52-53 稳定性分析 53-56 5 PID控制器设计 56-62 PID控制方法简介 56-57 PID控制方法设计 57-60 总体仿真 60-62 6 PID控制策略的工程实现 62-71 给定值处理 62-63 被控量处理 63-64 偏差处理 64-66 控制策略的实现 66-67 控制量处理 67-68 自动手动切换 68-71 7 系统硬件和软件设计 71-78 机械设计 71-73 控制系统设计 73-78 8 结论 78-79 致谢 79-80
2007年 期刊侯亮，陈峰，温志嘉，跨企业产品协同开发中的设计任务分解与分配，浙江大学学报，，EI侯亮，韩东辉，温志嘉，面向新产品协同开发的供应商规划与选择研究机械工程学报，，EI:林晓鹰，侯亮，基于公理化理论的自动装配与焊接系统设计厦门大学学报（自然科学版）林晓鹰，侯亮，一种摩托车部件集成焊接系统的开发研究，组合机床与自动化加工技术，颜华生，侯亮，郑添杰，机床大件结构复合优化方法研究，现代制造工程，郑添杰，侯亮，颜华生，基于参数化的机床产品快速变型设计，现代制造工程，年会议论文2006年 期刊侯亮，韩东辉，林祖胜. 大规模定制模式下的产品外协资源配置研究.机械工程学报.(EI:)侯亮，韩东辉，林祖胜. 制造企业产品协同开发链及其实施框架研究. 科技进步与对策. ：133－135韩东辉，侯亮，林祖胜. 供应商参与企业新产品研发过程中的研究. 现代制造工程. 侯亮，韩东辉. 基于客户群、模块化及供应链分析的MC实施模式研究.厦门大学学报（自然科学版）.年 会议论文2005年 期刊侯亮，颜黄苹，陈永明. 面向大规模定制的网络化CAE系统研究与应用.机械工程学报. （EI:)侯亮，陈永明.基于布局模型的液压机产品大规模定制设计.计算机集成制造系统.（EI:)韩东辉，侯亮. 大批量定制企业的产品协同开发战略研究. 组合机床与自动化技术，侯亮，张翊.创新毕业设计组织模式，培养学生协同工作能力. 厦门大学学报（哲社版），2005年增刊吴伟伟，唐任仲，侯亮.基于参数化的机械产品尺寸变型设计研究与实现.中国机械工程.⑶（EI：)2005年 会议论文林祖胜，侯亮.基于知识的产品网络化快速分析技术研究与实现.福建省科协2005年学术年会论文集..厦门韩东辉，侯亮.客车制造业实施产品协同开发的策略和方法研究.福建省科协2005年学术年会论文集..厦门2004年 期刊侯亮，徐燕申，唐任仲.产品模块化设计理论、技术与应用研究进展，机械工程学报，（EI:)侯亮，唐任仲，徐燕申. 机械产品柔性模块化设计知识库系统的研究与开发. 浙江大学学报（工学版） （EI:)2003年以前期刊侯亮，徐燕申，唐任仲. 面向广义模块化设计的产品族规划方法研究. 中国机械工程，（EI:)侯亮，徐燕申.基于模板模块的机械产品广义模块化设计模块编码系统.机械设计. 徐燕申，侯亮.液压机广义模块化设计原理及其应用.机械设计.侯亮，徐燕申.基于模板模块的液压机框架结构模块化设计.锻压机械.侯亮，徐燕申.基于参数化、变量化设计的广义模块化设计，组合机床与自动化技术，徐燕申，徐千理，侯亮，基于CBR的机械产品模块化设计方法的研究.机械科学与技术.⑸（EI:)郑辉，徐燕申，侯亮.基于KBE和CAE结合的液压机结构柔性模块创建.天津大学学报.⑶（EI:)郑清春,徐燕申，侯亮.汽车覆盖件模具模块化设计技术的研究.成组技术与生产现代化，
我有几篇。。。。可以给你参考
颜志丰1 琚宜文1 侯泉林1 唐书恒2
基金项目:国家自然科学基金项目(;40972131);国家重点基础研究发展规划(973)课题();国家科技重大专项课题(2009ZX05039-003);中国科学院战略性先导科技专项课题(XDA05030100);河北工程大学博士基金课题。
作者简介:颜志丰,1969年生,男,河北邯郸人,博士后,长期从事能源地质和构造地质研究。Email:。
(1.中国科学院研究生院地球科学学院 北京 1000492.中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083)
摘要:为模拟研究煤储层水力压裂效果,对煤样进行了饱水条件下的常规单轴压缩试验和声发射测试。对结果进行分析表明:在常规单轴压缩条件下,煤在平行层面上其力学性质具有方向性差异,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多。煤样在垂直面割理方向弹性模量E随着单轴极限抗压强度σc的增加而增加,相关性较高,平行面割理方向弹性模量E随着抗压强度的增高而增高,但离散性较大。在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型。
关键词:单轴压缩试验力学性质各向异性饱和含水率割理
Uniaxial Mechanical Test of Water-saturated Coal Samples in Order to Simulate Coal Seam Fracturing
YAN Zhifeng1 JU Yiwen1 HOU Quanlin1 TANG Shuheng2
( of Earth Science, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049 of Energy Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 China)
Abstract: In order to simulate effect of hydraulic fracturing in coal reservoir,conventional uniaxial compres- sion test and acoustic emission test on the water-saturated coal samples were hold. The results showed that the me- chanical properties in parallel to the level of coal have directional difference. Under the conditions of conventional uniaxial compression. The uniaxial limit compressive strength in direction parallel to the face cleat is much larger than it in the vertical, so is the elastic modulus. The elastic modulus of coal increased with the increasing of com- pressive strength, however it is higher correlation in the direction of vertical face cleat, but a larger dispersion in parallel. The complete stress-strain curve shape showed by deformation of coal samples under uniaxial compression can be roughly summarized as 3 types.
Keyword: uniaxial compression test; mechanical properties; Anisotropy; saturated water content; cleat
1 前言
煤层气是储存于煤层内的一种非常规天然气,其中CH4含量多数大于90%,是一种优质洁净的气体能源(单学军,2005)。我国煤层气资源十分丰富,根据新一轮全国煤层气资源评价结果,在全国19个主要含煤盆地,适合煤层气勘探的埋深300~2000m范围内,预测煤层气远景资源量为万亿m3。煤层气主要是以吸附状态存在于煤层内,也有少量以游离状态存在于孔隙与裂缝中(Smith D M,1984)。就孔隙结构而言,煤的孔隙结构可分为裂缝性孔隙和基岩孔隙。人们又习惯地把煤岩中的内生裂缝系统称为割理。其中面割理连续性较好,是煤中的主要裂隙,端割理是基本上垂直于面割理的裂缝,只发育在两条面割理之间,把基岩分割成一些长斜方形的岩块体(李安启,2004)。
渗透率高的煤层产气量往往较高,而低渗透率的煤层产气量较低。水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。而我国的煤层气储层普遍属于低渗透煤储层,研究表明:我国煤层渗透率大多小于50×10-3μm2(张群,2001)。因此,目前国内的煤层气井采用最广泛的完井方法是压裂完井,煤层和砂岩的岩性特征有很大的区别,压裂施工中裂缝在煤层中的扩展规律与在砂岩中的扩展规律也不相同,为了解煤层的压裂特征和压裂效果就需要对煤层压裂进行模拟研究,要进行模拟研究就需要研究煤岩的力学性质。
通过试验研究煤岩的力学性质,发现煤岩具有尺寸效应——即煤岩的尺寸对试验结果具有影响,Daniel和Moor在1907年就指出(Daniels J,1907):小立方体的屈服强度高于大立方体,而且当底面积保持常数时,随着试块高度的增加,其屈服强度降低。研究过煤岩尺寸效应的还有Bunting(Bunting )。Hirt和Shakoor(Hirt A M,1992),Med-hurst和Brown(Medhurst T P,Brown E ),吴立新(1997),刘宝琛(1998),靳钟铭(1999)等。
由于单轴力学性质试验结果受尺寸、形状等因素制约,因此进行单轴岩石压缩试验时,对试验样品的加工有一定的要求,通常试件做成圆柱体,一般要求圆柱体直径48~54mm,高径比宜为,试件端面光洁平整,两端面平行且垂直于轴线。
2 试验方法说明
在单轴压缩应力下,煤块产生纵向压缩和横向扩张,当应力达到某一量级时,岩块体积开始膨胀出现初裂,然后裂隙继续发展,最后导致破坏(闫立宏,2001)。为避免其他因素的影响,采用同一试样,粘贴应变片,在测试强度过程中同时用电阻应变仪测定变形值。
煤样制备和试验方法
实验煤样采自沁水盆地南部晋煤集团寺河煤矿3#煤层。煤样制备和试验方法参照中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程(SL264-2001)》(中华人民共和国水利部.2001),以及国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会提供的《岩石力学试验建议方法》(郑雨天,1981)进行的。沿层面方向在大煤块上钻取直径为50mm,高为100mm的圆柱样,煤样轴向均平行煤岩层面。为研究平行面割理和垂直面割理方向煤岩力学性质的差异,制备了两组煤样。一组煤样平行面割理方向,样品数10个,编号DP1-DP10;另一组煤样垂直面割理方向,样品数10个,编号DC1-DC10。试验前对煤样进行了饱水处理(48h以上)。单轴实验设备为WEP-600微机控制屏显万能试验机。记录设备为30吨压力传感器,7V14程序控制记录仪。数据处理设备为联想杨天E4800计算机及相应的绘图机、打印机。试验工作进行前测试了煤样的物理性质,对试件进行了饱水处理。进行单轴压缩试验的煤样条件见表1。
表1 煤样条件
计算公式
单轴抗压强度计算公式
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
式中:σc为煤岩单轴抗压强度,MPa;Pmax为煤岩试件最大破坏载荷,N;A为试件受压面积,mm2。
弹性模量E、泊松比μ计算公式:
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
式中:E为试件弹性模量,GPa;σc(50)为试件单轴抗压强度的50%,MPa;εh(50)为σc(50)处对应的轴向压缩应变;εd(50)为σc(50)处对应的径向拉伸应变;μ为泊松比。
3 试验结果与分析
加载轴线方向对煤块的抗压强度σc和弹性模量有显著的影响。
试验结果数据见表2。从表中可以看出,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多,抗拉强度平均值高出2/3,而弹性模量更是高出一倍。这说明即使在平行煤的层面上其力学性质也具有方向性,不同方向上其值大小有显著差异。
表2 煤样单轴抗压强度试验结果
注:DP9沿裂隙面破裂,没有参与力学性质分析。
煤是沉积岩,小范围内同一煤分层在形成环境、形成时代上都是相同的,可以认为小范围内在平行煤的层面上,煤的组分、煤质等是均匀的,变化非常小,所以沿平面上力学性质的差异与煤质、组分等关系不大。推测其原因是由于在地史上受到构造应力的影响,构造应力具有方向性,在不同的方向上其大小不同,使煤在不同的方向上受到地应力作用的大小程度也不同,导致煤在不同方向上结构有所不同,从而表现出来在不同方向上力学性质的差异,在受力较大的方向上可能会表现出较大的强度。由于在构造力作用下沿最大主应力方向裂隙最容易发育,发育程度也应该较好,沿最小主应力方向上裂隙发育程度要差些。发育好的裂隙往往形成面割理,因而在平行面割理的方向上抗压强度和弹性模量都高,而在垂直面割理的方向上其值相对就会小些。
煤岩单轴极限抗压强度与其他性质之间的关系
由表2可知煤样的抗压强度离散性较大,影响因素是什么?煤的密度与含水状态对单轴抗压强度有什么影响?现分析如下:
图1-a表示了极限抗压强度σc与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出,无论是C组、P组还是全部样品,随着饱和密度的增加,煤块的极限抗压强度都有增加的趋势,说明随着饱和密度的增加,抗压强度有增加的趋势。
图1 σc与其他性质之间的关系
图1-b表示极限抗压强度σc与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出,C组样品随饱和吸水率的增加抗压强度有减少的趋势,而P组样品单轴抗压强度和饱和吸水率的相关性非常低,可以认为饱和吸水率对P组样品没有影响。由此可见,饱和吸水率的增高使垂直面割理方向的抗压强度降低,而对平行面割理方向的单轴极限抗压强度影响很小。
图1-c表示单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间具有明显的正相关性,即垂直于面割理方向的单轴极限抗压强度随着弹性模量的增加而增加,P组样品具有不明显的线性正相关,即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与弹性模量E的增加而增加,但离散性较大。
图1-d表示单轴极限抗压强度σc与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴抗压强度与泊松比之间具有较明显的负相关关系,也就是说垂直于面割理的单轴抗压强度随着泊松比的增高而降低;但是P组样品的相关性很低,即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与泊松比的变化无关。
弹性模量和其他性质之间的关系
图2-a表示弹性模量E与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品、P组样品及全部样品相关性均不明显。说明弹性模量与泊松比之间的变化互不影响。
图2 弹性模量E与其他性质之间的关系
图2-b表示弹性模量E与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出无论C组还是P组,样品弹性模量与饱和密度相关性非常弱,可以认为不相关。由此可见弹性模量不受饱和密度变化的影响。
图2-c表示弹性模量E与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出C组样品弹性模量与饱和吸水率相关性较高,呈明显的负相关关系;但是P组样品的相关性却很低,几乎不相关。由于C组样品以垂直轴向的裂隙为主,在压力作用下煤样的变形等于煤岩本身的变形再加上水的变形,水是液体,在压力作用下很容易变形,在压力不变的情况下随着水含量的增加变形随之增大,而产生较大的轴向变形,导致C组的煤样随着含水量的增加弹性模量变小。而P组样品裂隙以平行轴向为主,尽管在饱水的情况下裂隙中完全充填了水,但由于水含量很少,承载压力的主要是煤岩本身,变形量也是由煤岩本身决定的,因此它与含水量关系不明显。
泊松比和其他性质之间的关系
由图3-a中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和密度之间散点图均比较离散,相关性很低,也可以说它们不相关。
由图3-b中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和吸水率之间相关性很低,可以认为它们不相关。
煤岩单轴压缩全应力—应变曲线类型
岩石试件从开始受压一直到完全丧失其强度的整个应力应变曲线称为岩石的全应力应变曲线(重庆建筑工程学院,1979)。大量岩石单轴压缩实验表明,岩石在破坏以前的应力应变曲线的形状大体上是类似的,一般可分为压密、弹性变形和向塑性过渡直到破坏这三个阶段。
煤是一种固体可燃有机岩石,由于成煤物质的不同及聚煤环境的多样化,煤的岩石组分、结构特征比较复杂。因此,在单轴压缩条件下煤样变形破坏机制及表现出的全应力—应变曲线形态多种多样,大体可以概括为3种类型。
迸裂型
应力—应变曲线压密阶段不明显,加速非弹性变形阶段很短,曲线主要呈现表观线弹性变形阶段直线,直到发生破坏,见图4-a。具有迸裂型全应力—应变曲线特征的煤样,通常均质性较好、强度较大、脆性较强,其抗压强度通常很高。煤样在整个压缩变形过程中,积聚了大量弹性应变能,而由于发生塑性变形而耗散的永久变形能相对较小。因此,当外部应力接近其极限强度而将要发生破坏时,煤岩内积聚的大量弹性应变能突然、猛烈地释放出来并发出较大声响,形成一个很高的声发射峰值。
图3 泊松比μ与饱和吸水率ωs之间的关系
图4 煤岩样品应力—应变关系曲线图
破裂型
应力较低时,出现曲折的压密阶段,当应力增加到一定值时,应力—应变曲线逐渐过渡为表观线弹性变形阶段;最后变为加速非弹性变形阶段,直到发生破坏,见图4-b。试件随荷载的增加,煤样受力结构逐渐发生变化,同时出现局部张性破坏,但整体仍保持完整,并在变形过程中也积聚了一定的弹性应变能。当外部应力接近其抗压强度,即煤岩发生加速变形时,煤岩中积聚的弹性应变能就突然释放,产生较高的声发射值,破坏时声发射强度又变得非常低。
稳定型
应力—应变曲线压密阶段不明显,表观线弹性变形阶段呈略微上凸的直线,加速非弹性变形阶段较长,见图4-c。试件随荷载的增加,煤样受力结构逐渐发生变化,同时出现局部张性破坏,并在变形过程积聚的弹性应变能释放,形成振铃计数率峰值,随后振铃计数率迅速降低,并在加速非弹性变形阶段开始时出现新的振铃计数率峰值,接近破坏时又出现一次振铃计数率峰值。破坏时声发射强度又变得非常低。
4 结论
通过上面对沁水盆地寺河煤矿3号煤力学试验,可以得出如下结论:
(1)煤岩单轴抗压强度和弹性模量等力学性质在平行煤层的平面上具有方向性差异,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多。
(2)煤的极限抗压强度σc随着饱和密度ρw的增加而增加;极限抗压强度σc在垂直于面割理方向上随饱和吸水率ωs的增加而减少,而在平行面割理方向上与饱和吸水率无关;单轴极限抗压强度σc随着弹性模量E的增加而增加,在垂直面割理方向上相关程度较高,在平行面割理方向上离散性较大。单轴极限抗压强度σc在垂直面割理方向上随着泊松比μ增加而减小,而在平行面割方向上与泊松比无关。
(3)弹性模量E的变化不受泊松比变化的影响,同时也不受饱和密度的影响;垂直面割理方向弹性模量随着饱和吸水率ωs的增加而减小,而平行面割理方向弹性模量与饱和吸水率无关。
(4)泊松比μ的变化既不受饱和密度变化的影响,也不受饱和吸水率ωs变化的影响。
(5)在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型:(1)迸裂型;(2)破裂型;(3)稳定型。
参考文献
单学军,张士诚,李安启等.2005.煤层气井压裂裂缝扩展规律分析.天然气工业,25(1),130~132
靳钟铭,宋选民,薛亚东等.1999.顶煤压裂的实验研究.煤炭学报,24(1),29~33
李安启,姜海,陈彩虹.2004.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析.天然气工业,24(5),91~94
刘宝琛,张家生,杜奇中等.1998.岩石抗压强度的尺寸效应.岩石力学与工程学报,17(6),611~614
吴立新.1997.煤岩强度机制及矿压红外探测基础实验研究.北京:中国矿业大学.
闫立宏,吴基文.2001.煤岩单轴压缩试验研究.矿业安全与环保,28(2),14-16
张群,冯三利,杨锡禄.2001.试论我国煤层气的基本储层特点及开发策略.煤炭学报,26(3),230~235
郑雨天等译.1981.国际岩石力学学会实验室和现场标准化委员会:岩石力学试验建议方法.北京:煤炭工业出版社
中华人民共和国水利部.2001.水利水电工程岩石试验规程(SL264~2001).北京:地质出版社
重庆建筑工程学院,同济大学编.1979.岩体力学.北京:中国建筑工业出版社
Bunting D. 1911. Pillars in Deep Anthracite Mine. Trams. AIME,(42), 236～245
Daniels J, Moore L D. 1907. The Ultimate Strength of Coal. The Eng. and Mining,(10), 263～268
Hirt A M,Shakoor A. 1992. Determination of Unconfined Compressive strength of Coal for pillar Design. Mining Engineer- ing, (8), 1037 ～1041
Medhurst T P, Brown E T. 1998. A study of the Mechanical Behavior of Coal for Pillar Design. Int. J. Rock. Min. (8), 1087～1104
Smith D M, Williams F effects in the recovery of methane from coalbeds. SPE, 1984: 529～～535
浅议煤矿煤层的开采技术摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。关键词：开发技术 煤炭工艺 煤炭一、煤炭开采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。主要优缺点优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。二、采煤方法与工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业 条件，提高单产和机械化水平。（一）开采技术开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。（二）解决难题开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（三）缓倾斜薄煤层长壁开采主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。（五）各种综采高产高效综采设备保障系统要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。三、主要的开采技术（一）深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。（二）“三下”采煤技术提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。