地应力项目汇报材料概要课件.ppt
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1、“863计划计划”主题项目主题项目-“煤炭地下气化产业化关键技术煤炭地下气化产业化关键技术”地下气化地应力监测技术地下气化地应力监测技术课题二课题二“气化工作面综合探测技术气化工作面综合探测技术”汇报人:杨彬汇报人:杨彬二一五年三月二一五年三月2 2目录目录项目概况项目概况1 1项目任务及指标项目任务及指标2 2项目完成情况项目完成情况3 3 3 3技术成果与分析技术成果与分析4 4 4 4项目总结项目总结3 3 5 5一、项目概况 地应力监测项目是863课题二燃空区综合探测技术之燃烧(空)区纵向位移钻孔直接探测技术的主要实现方法。利用应力应变传感器测量在燃空区上方由于顶板冒落或是变形引起的地
2、应力变化,进而推测燃空区的范围,为气化面综合探测技术提供燃空区的物理模型提供边界条件。同时通过地应力测量可对燃烧(空)区上覆煤岩层的移动、开裂,地表沉陷和气化炉状态进行监控,及时对环保提出预警,防止发生污染。根据常规采煤时顶板运动规律,煤层顶板具有初次来压及周期跨落特征,而相应位置的应力变化也随之发生变化,监测顶板应力可以反应空区变化情况。通过理论和实验模拟的结果,选择顶板合适位置下入地应力测量装置应该可以测到顶板应力变化。一、项目概况 淼晶磊(北京)科技有限公司自创立之初就致力于地应力的观测与研究工作,与中国地质科学院地质力学研究所有良好的合作关系。我国从20世纪60年代开始岩石钻孔中地应力
3、测量研究,由于广东新丰江水库地震(1964年)和河北邢台大地震(1966年),李四光先生提出要开展活动断裂带地应力测量和监测工作,历经近50年,中国地质科学院地质力学研究所始终坚持这项艰苦的工作,使地应力测量成为中国人创立的地质力学研究中一个最闪亮的点。主要成绩:使地学界、工程界普遍认可了地层中岩石内部确实存在不同的应力状态,地壳表层是以水平应力为主导;甘肃金川镍矿;青藏铁路勘测测量到2001年昆仑山8.1级地震一、项目概况 地应力监测系统由四部分组成:采集监控中心、通讯网络、现场应力采集设备和数据浏览分析。一、项目概况90mm应力应变组合传感器 当结构物受力或因温度变化发生线性伸缩变形时,与
4、结构物刚性固连的应变计产生同步变形,通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化,从而改变振弦的固有振动频率。激励与信号拾取装置激励振弦使其发生谐振,同时拾取其振动频率信号,此信号经电缆传输至读数装置。针对在第三系半成岩地层,传感器安装难度大的问题,在压磁应力测量元件的径向滑块中嵌入了一个应力环,同时适当加大同孔壁接触滑块的端面积,这样不仅可以消除温度变化等外界因素的影响,还提高了测量数据的稳定性。一、项目概况信号处理器 将应力应变组合传感器测量到的信号经过放大、处理、修正后传输到通讯采集器,信号处理器安装在深井中。通讯采集器 由数据采集器、海量存储器、通讯模块三部分组成,将模拟信号转换成数字信号
5、,并将数据存储在海量存储器中,海量存储器可存储几十年的数据,定时通过GPRS无线网将数据实时传输到INTERNET公网上的数据管理中心,发送数据的时间间隔可自行设置,可接入4路模拟信号和4路数字信号。智能遥测防雷电源系统 智能遥测防雷电源系统由防雷电源插座、开关电源、锂电池、控制系统、远程遥控模块和机柜六部分组成。系统采用主备双锂电池供电,交流电只是通过开关电源给锂电池充电,在停电的情况下,充足电的锂电池可连续向地应力监测台站供电5天。为了防止地应力监测台站免受感应雷的雷击,课题组首先采用防雷电源插座,在安装布线时采取相应的防雷措施。一、项目概况软件系统 在软件架构上分为两部分,分别是采集监控
6、中心和管理分析中心。二、项目任务及指标1.1.项目任务项目任务 根据863课题要求,利用地下气化区地应力观测孔,在钻孔里240米以上布置一个应力应变传感器,在线观测随气化工作面的推移顶板及上覆岩层应力应变变化和地层温度变化情况。2.2.主要主要技术指标技术指标(1)应力应变传感器:测程:-5MPa-+5MPa(-2.5MPa-+2.5MPa)(线性范围),有效测程可到-15MPa-+15MPa测量分辨率:1hPa测量精度:优于0.1%(2)温度传感器:测量范围:0-60 分辨率:0.02 精度:0.1三、项目完成情况地应力监测孔位置及探头下放深度的确定地应力监测孔位置的选择 根据工艺及前期的钻
7、进工作得出燃空区的影响范围在横向上为1520米,地应力监测孔设定在距定8通道10米左右。地应力孔尽量和测温孔靠近,用以对照地应力变化和煤层温度变化关联性,所以位置设在距离JC6,5-10米处。乌兰察布燃空区覆岩运动与裂隙发育规律研究报告:单点地应力变化规律,先增大后降低再稳定。三、项目完成情况地应力监测孔深度的确定 目的是利用应力应变传感器测量在燃空区上方由于顶板冒落或是变形引起的地应力变化,进而推测燃空区的范围。传感器尽量安装在弯曲下沉带,向下不能超过裂隙发育带,且岩石较完整,有足够的硬度。l 乌兰察布燃空区覆岩运动与裂隙发育规律研究报告的结论:最大冒落高度为11-13m,裂隙带的发育高度达
8、到28m。l 在试验的19#孔燃空区附近打三个验证孔用以验证燃空区位置,19#孔煤层深度为272.97-284.68米。结果是验证孔1在燃空区正上方,漏浆深度为241米,已经是裂隙发育带的顶部;验证孔2漏浆深度261米;验证孔3没有漏浆。l 距离地应力孔最近的两个孔15#孔顶板深度262.45米,28#孔顶板深度262.65米三、项目完成情况验证孔位置及剖面图验证孔位置及剖面图三、项目完成情况三、项目完成情况地应力监测设备下放方案钻孔结构技术要求:岩石完整,有足够的硬度钻孔平直,同心度好;井内干净,无岩粉、无泥浆;井内部有适度的套筒,确保孔壁不垮塌。针对内蒙古乌兰察布盟地层的岩石结构,岩石不够
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