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大红山铜矿深部采场结构参数优化研究

大红山铜矿深部采场结构参数优化研究

作者：罗方伟昆明理工大学

学位级别：硕士

随着地下浅部矿产资源不断开采消耗,国内外许多地下矿山陆续进入深部开采。深部高地应力复杂环境下,合理的采场结构参数是采场保持稳定的结构保障,若采场结构参数设计不合理,矿房顶板极易垮落,不仅严重影响生产安全,还会造成资源的大量... 详细信息

随着地下浅部矿产资源不断开采消耗,国内外许多地下矿山陆续进入深部开采。深部高地应力复杂环境下,合理的采场结构参数是采场保持稳定的结构保障,若采场结构参数设计不合理,矿房顶板极易垮落,不仅严重影响生产安全,还会造成资源的大量损失与贫化。因此,需对深部采场结构参数进行优化研究。本文以大红山铜矿285中段阶段空场嗣后充填法采场结构参数为研究对象,通过查阅大红山铜矿地质资料,开展现场工程地质调查、室内岩石力学试验、岩体质量分级,获得岩体力学参数,采用理论分析、工程类比及数值模拟对采场结构参数进行优化研究,并开展工业试验。主要研究内容如下:(1)工程地质调查。采用详细勘探线法对大红山铜矿285中段结构面间距,起伏度、粗糙度、倾角等进行现场调查,得到岩体结构面参数。(2)岩体力学参数试验研究。通过现场采集岩样,并加工成标准试件,开展抗压、抗拉、抗剪强度等试验,测得岩石试件力学参数,结合工程地质调查结果对岩体质量进行分级;采用修正的Hoek-Brown强度准则计算得出岩体力学参数。(3)采场结构参数优化研究。采用Mathews理论、工程类比法分析得到Ⅱ步骤矿房跨度、长度结构参数;根据压力拱理论、胶结矿柱(Ⅰ步骤矿房)充填成本、切顶工程布置参数,得到胶结矿柱(Ⅰ步骤矿房)最优跨度。(4)区域规划设计。采用结构参数优化结果,完成对大红山铜矿285中段B48-58区域采场规划设计,该区域走向长度225m,倾向最大长度246.33m,回采水平面积43938.55㎡,共计规划20个矿房、12个胶结矿柱。(5)利用数值模拟验证采场结构参数的合理性。采用数值模拟建立大红山铜矿285中段B48-58区域采场模型,为保证计算精度,模型共划分20594714个单元。按照区域规划开采顺序对模型进行开挖充填,对胶结矿柱塑性区,矿房顶板位移、应力、塑性区进行统计分析。结果表明,设计的采场结构参数及回采顺序合理,采场顶板稳定。将采场结构参数优化结果应用于工业试验,已回采矿房空区扫描及统计的经济技术指标表明,采场顶板只有局部掉块,未发生大范围垮落,采场结构参数合理。

关键词：深部开采阶段空场嗣后充填法采场结构参数优化 FLAC3D

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微分极化曲线吸附参数研究缓蚀剂吸附

腐蚀科学与防护技术 2010年第5期22卷 439-444页

作者：罗方伟孙文勇翁永基冉冉中国石油集团安全环保技术研究院北京100083 中国石油大学北京102200

借助电化学理论分析和软件模拟得出缓蚀剂微分极化曲线的吸附参数β=1-10^(-S)和缓蚀剂覆盖度(缓蚀率γ)之间关系,表明与微分极化曲线的脱附峰面积相关的吸附参数β可以作为缓蚀剂吸脱附的一个状态参数,并确定了该关系的适用范围.同时... 详细信息

借助电化学理论分析和软件模拟得出缓蚀剂微分极化曲线的吸附参数β=1-10^(-S)和缓蚀剂覆盖度(缓蚀率γ)之间关系,表明与微分极化曲线的脱附峰面积相关的吸附参数β可以作为缓蚀剂吸脱附的一个状态参数,并确定了该关系的适用范围.同时利用缓蚀剂曼尼西碱(Mannich)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)试验为例,验证该关系确实存在.

关键词：阳极脱附微分曲线脱附峰面积缓蚀剂缓蚀率

X70和16Mn钢土壤腐蚀行为比较 II.点蚀和缝隙腐蚀

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腐蚀科学与防护技术 2005年第3期17卷 151-153页

作者：罗方伟翁永基北京石油大学北京102200

用丝束电极测量和缝隙腐蚀试验等方法研究X70钢和16Mn钢在3种介质中点蚀和缝隙腐蚀方面的异同行为,发现在同样腐蚀环境下X70钢表面电位极差大于16Mn钢,结合形貌观察可以肯定X70钢具有较强点蚀倾向.2种管道钢在较弱腐蚀溶液中缝隙腐蚀不... 详细信息

用丝束电极测量和缝隙腐蚀试验等方法研究X70钢和16Mn钢在3种介质中点蚀和缝隙腐蚀方面的异同行为,发现在同样腐蚀环境下X70钢表面电位极差大于16Mn钢,结合形貌观察可以肯定X70钢具有较强点蚀倾向.2种管道钢在较弱腐蚀溶液中缝隙腐蚀不明显,以平均腐蚀为主;在较强腐蚀溶液中,缝隙腐蚀和平均腐蚀同时发生.从缝隙腐蚀失重数据看,X70钢缝隙腐蚀平均失重稍大于16Mn钢,但试验尚不能肯定两者在最大缝隙深度方面是否存在差异.

关键词： 16Mn钢缝隙腐蚀点蚀腐蚀行为 X70钢土壤腐蚀溶液腐蚀试验电极测量表面电位腐蚀环境形貌观察腐蚀失重管道钢平均

井喷喷射火热辐射影响范围与模型对比分析研究

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中国安全生产科学技术 2022年第2期18卷 139-144页

作者：周波梁爽王鹏程罗方伟张绪亮郑钰山中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司新疆库尔勒841000 中国石油集团安全环保技术研究院有限公司北京102206

为了评价井喷事故时喷射火的风险,对比分析Flacs、Thornton模型和点源模型在不同泄漏速率、风速下喷射火热辐射强度计算结果,探讨在相同泄漏速率或相同风速下各模型之间的差异。根据塔里木某口油井的工况,分析在风速为7 m/s,泄漏速率分... 详细信息

为了评价井喷事故时喷射火的风险,对比分析Flacs、Thornton模型和点源模型在不同泄漏速率、风速下喷射火热辐射强度计算结果,探讨在相同泄漏速率或相同风速下各模型之间的差异。根据塔里木某口油井的工况,分析在风速为7 m/s,泄漏速率分别为200,170,140,120,90 kg/s和在泄漏速率为140 kg/s时风速为12,7,3 m/s工况下热辐射强度随距离的变化,讨论热辐射强度的空间分布和安全距离的动态变化过程,分析在相同工况相同距离处3种模型的热辐射强度差异及原因。研究结果表明:一般情况下,点源模型、Flacs和Thornton模型在相同位置处所计算的热辐射强度依次增大。由于Thornton模型中未包含修正系数,故通过对比分析结果为Thornton模型添加修正系数以应用于实际。

关键词：井喷喷射火热辐射 Flacs Thornton模型

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储气库井环空带压预测与影响因素分析

科学技术与工程 2023年第34期23卷 14574-14580页

作者：张智赵苑瑾郑钰山张波罗方伟杨云朋油气藏地质及开发工程国家重点实验室/西南石油大学成都610500 中国石油集团安全环保技术研究院有限公司北京102206

为了推进中国天然气产供储销产业链发展,保障储气库井在长期“大吞大吐”注采过程中的井筒完整性,基于动量和能量守恒定律、复合多层圆筒壁瞬态传热特性,构建了井筒温度场、压力场预测模型。结合管柱弹性力学、流体体积变化特点、气体... 详细信息

为了推进中国天然气产供储销产业链发展,保障储气库井在长期“大吞大吐”注采过程中的井筒完整性,基于动量和能量守恒定律、复合多层圆筒壁瞬态传热特性,构建了井筒温度场、压力场预测模型。结合管柱弹性力学、流体体积变化特点、气体状态方程等,建立了储气库井环空压力预测方法,并提出了基于环空带压临界控制值的管理方法。结果表明:注气阶段,最大环空带压仅为3.93 MPa;而采气阶段,最大环空带压达到了38.28 MPa,超过了环空带压临界值28 MPa;随着流体热膨胀系数减小、流体压缩系数增大、油管壁厚增大、套管内径增大,环空带压会减小。可以通过优化这些参数,控制储气库井环空带压。

关键词：地下储气库温度变化环空带压预测环空带压临界值采气方案优化

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环形防喷器应急关闭后井内套管柱上顶机理

石油机械 2022年第7期50卷 43-48页

作者：张波罗方伟郑钰山陆努娄尔标蔡孟哲许玉强中国石油集团安全环保技术研究院有限公司中国石油勘探开发研究院中国石油塔里木油田分公司中国石油长城钻探井下作业公司中国石油大学(华东)石油工程学院

为揭示环形防喷器应急关闭后井内套管柱的上顶机理,建立了井口喷涌情况下的套管柱上顶力学机理模型,分析了上顶力和制动力的来源,提出了判别套管柱上顶的依据,以轴向力和临界喷涌高度为指标评价了不同条件下套管柱上顶风险。研究结果表... 详细信息

为揭示环形防喷器应急关闭后井内套管柱的上顶机理,建立了井口喷涌情况下的套管柱上顶力学机理模型,分析了上顶力和制动力的来源,提出了判别套管柱上顶的依据,以轴向力和临界喷涌高度为指标评价了不同条件下套管柱上顶风险。研究结果表明:模型分析结果与现场实际观察结果相符,可用于研究井内套管柱上顶力学行为;随着井口液柱喷涌高度的增加,套管柱轴向力由0变正并随着上升,引鞋水眼节流引发的液压力是套管发生上顶的主要原因,环形防喷器抱紧力与管柱重力共同起到制动作用;对于井控风险较高的井,井内管柱数量较少时应及时评估上顶风险,并合理设计引鞋水眼直径、配备防上顶措施,从而提高临界喷涌高度,降低管柱上顶风险。研究结果可为复杂地层管柱下放过程中的井控风险管控提供指导和依据。

关键词：环形防喷器喷涌高度套管受力上顶机理控制分析

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激动压力引起的漏失影响因素分析

石油与天然气化工 2023年第3期52卷 92-96页

作者：张绪亮周波梁爽张耀明罗方伟王鹏程任海帆中国石油塔里木油田分公司中国石油集团安全环保技术研究院有限公司

目的油田钻井现场重大事故事后的分析极其复杂,通过数值模拟的手段研究事故发生的关键参数及其影响规律。方法通过边界条件假设和试算的方式解决边界条件模糊的问题,利用井漏计算模型和现场数据反演井漏过程,确定井涌模拟所需的前置参数... 详细信息

目的油田钻井现场重大事故事后的分析极其复杂,通过数值模拟的手段研究事故发生的关键参数及其影响规律。方法通过边界条件假设和试算的方式解决边界条件模糊的问题,利用井漏计算模型和现场数据反演井漏过程,确定井涌模拟所需的前置参数,对不同情况下的漏失影响开展研究。结果该井落井钻柱长4500 m,产生20 MPa以上的激动压力,7~8 min累计漏失量可达20 m^(3)以上,对现场作业影响较大,响应时间较短;短钻杆的落井产生的激动压力较小,风险较低;在大裂缝(10 mm以上)情况下,大激动压力可在瞬间产生几十立方米以上的漏失量,无法控制;在窄裂缝(1 mm)情况下,6 min累计漏失量达20 m^(3);在微裂缝(0.25 mm)情况下,10 h累计漏失量仅为20 m^(3)。结论长钻具掉落产生较大的激动压力,是产生漏失的主要敏感参数,是诱发井喷的主要原因,应第一时间采取关井措施。

关键词：钻具落井激动压力漏失速率缝宽

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深部回采切顶层结构参数优化

矿冶 2022年第2期31卷 8-15,39页

作者：田孟李广涛张希陈涛杨天雨罗方伟昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 玉溪矿业有限公司云南玉溪651300

以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC^(3D)对设计的结构参数进行稳定性分析。研究结果表明:切顶凿岩硐室宽度3.5 m条件下,条... 详细信息

以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC^(3D)对设计的结构参数进行稳定性分析。研究结果表明:切顶凿岩硐室宽度3.5 m条件下,条柱的宽度应设计为4.5 m;同时切割槽、切顶联道的布置方式对凿岩硐室稳定性影响较大,建议将切割槽布置在矿房长度方向的端部,将切顶联道布置在矿房宽度方向的端部。按研究成果设计的大红山铜矿深部采场切顶凿岩硐室在服务矿房回采过程中,可满足安全作业的要求。

关键词：阶段空场法凿岩硐室条柱结构参数稳定性

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基于风险和状态决策的维修任务优化研究

机械科学与技术 2011年第11期30卷 1855-1863页

作者：王庆锋么子云高金吉刘文彬罗方伟北京化工大学化工安全教育部工程研究中心北京100029 中石油北京天然气管道有限公司北京100101 中石油安全环保技术研究院北京100089

为了合理分配维修资源并提高设备的可靠性、可用性和安全性,建立了一种基于风险和状态的维修决策系统。采用实时数据库、网络服务和面向服务的架构技术,综合集成以可靠性为中心的维修、状态监测系统和生产执行系统搭建了统一的数据结构... 详细信息

为了合理分配维修资源并提高设备的可靠性、可用性和安全性,建立了一种基于风险和状态的维修决策系统。采用实时数据库、网络服务和面向服务的架构技术,综合集成以可靠性为中心的维修、状态监测系统和生产执行系统搭建了统一的数据结构和人机界面平台。基于RCM风险评估和状态监测技术,利用风险等级、故障特征信号的劣化趋势实现了基于风险和状态的维修决策和维修任务优化。工程应用表明:基于风险和状态的维修决策能够降低设备运行风险、提高设备的可靠性、可用性和安全性;领导层和工程师的强力支持,针对工程师、操作人员和维修人员的专业培训是基于风险和状态的维修模式成功转型的关键。

关键词：风险和状态以可靠性为中心的维修故障特征维修任务优化