矿井热害治理协同地热开采相似模拟实验研究

基于相似理论，应用方程分析法推导出矿井热害治理协同地热开采相似模拟所需满足的相似准则，得出缩尺模型与原模型之间各参数相似比尺。利用COMSOL数值软件建立2种尺寸模型分别求解，验证建立的相似准则准确性。按1:100的几何缩尺比例搭建相似模拟实验系统，该系统包括巷道通风系统、地热开采系统和监测系统，用于研究矿井岩层地热开采过程中采热流体流动传热规律以及地热开采对通风巷道热环境的作用机制。研究结果表明：岩层注水采热过程中逐渐降低巷道围岩温度，减小巷道内风流升温幅度。当岩层注水54 min时，巷道内风流升温幅度比不注水时降低1.5℃。采热井负压抽水采热促进岩层内热传递，使岩层降温区域加速扩大。注入井注水采热对巷道风流温度的影响可以分为通风换热、围岩快速冷却、风流温度稳定3个阶段。