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。     

矿井通风系统环境温度计算与分析

针对随着煤炭开采向深部延伸,围岩温度越来越高.矿井热环境带来越来越严重的矿山热害,在深部矿井开采中矿井热害问题成为制约其发展的重要因素.在深入研究矿井通风仿真技术和网络解算的基础上,计算和分析了所用通风巷道风流温度.首先分类分析影响风流温度的不同热源,推算不同热源的计算公式;然后划分矿井不同类型巷道的属性,对属性不同的巷道分别进行分析,综合了巷道总热量的计算方法.结合纳林河二号矿井实际情况,分析和计算矿井内风流温度参数,为高温矿井的系统计划和盘区开拓、规划总体通风系统和设计降温系统提供了参考依据.     

采场上覆岩层移动参数的试验研究

通过多煤层同采时下部煤层开采对上部煤层开采影响的试验结果分析,得出了试验矿井条件下,下部煤层开采时上覆岩层移动及变形规律、有关岩层移动参数,并提出了上部煤层巷道变形的预计方法．图４,表２,参３．     

深井降温与地热资源利用

为了解决深部矿井围岩、巷道空气温度过高,影响了围岩的力学性质、矿井生产安全和地热资源利用三方面问题。采用在巷道内设蒸发器(装有制冷剂的管组)释放冷量降低环境温度,工质蒸发吸收热量;在地面设压缩机、冷凝器和换热器,气态工质经压缩后在冷凝器内释放热量,一次从井下提取热量的深井降温系统;达到既改善工作环境,降低巷道内环境温度,又将置换出的热量用于地面供热及生活用水的方法。该系统的研究对深井降温与地热资源利用有一定的参考价值和指导意义。     

三维仿真软件Ventsim在矿井热害控制中的应用

鸡西矿务局东海矿高温热害严重,高温不仅影响了围岩的力学性质,而且严重影响矿井安全生产,已成为限制其深部开采的主要障碍之一.利用三维仿真软件Ventsim建立井下三维模型,在已测定通风阻力的基础上,通过热模拟,模拟出井下实际状况;在此基础上,模拟采取了相关降温措施后,温度的变化情况.通过不同措施的降温效果比较,选择相对较合理的降温方式.通过对东海矿5采工作面的实际应用,模拟取得了良好的效果,说明Ventsim在矿井热模拟方面的准确性与可靠性,对降温措施的选择具有很好的指导性.     

矿井热源分析及井巷风流温度计算应用

为解决煤炭开采深度的增加与深层煤炭开采带来的高温热害问题,采用对不同类型巷道进行计算分析的方法,结合大屯煤电姚桥煤矿的实际情况对井巷风流温度进行计算,对大屯煤电姚桥煤矿矿井温度进行研究.结果表明:利用这种算法计算得到大屯煤电姚桥煤矿矿井的温度与实际相符合,得出适合大屯煤电姚桥煤矿矿井温度计算的方法;对大屯煤电姚桥煤矿7267工作面温度计算分析,提出可以适当增加7267工作面的风量,以达到良好的降温效果.     

“矿山灾害预防与控制”研究专栏征稿

<正>征稿范围:矿山岩层控制煤炭科学开采理论、方法与技术采动岩体力学安全监测监控与信息化资源规划与绿色开采井下充填开采矿井瓦斯与火灾治理现代化矿井生产技术矿山震动与冲击地压瓦斯的抽采与利用     

软沿巷道支护方式浅析

随着矿井开采深度的延伸及采动影响,巷道底鼓严重,顶板和两帮来压明显,巷道修护频繁,制约了矿井正常生产。四川威远集随着矿井开采深度的延伸及采动影响,巷道底鼓严重团叙永煤矿通过对S21绞车道上山巷道破坏原因的分析,采取了一些新的支护方式和新的支护工艺,取得了良好效果。     

深井软岩巷道底鼓的防治

随着我国煤炭开采深度不断增加．巷道所处的岩层的岩体性质多具有软岩性质,应力也随之增大,巷道底鼓问题日趋突出。底鼓是指受采掘工程的影响。巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移;造成巷道底板向上隆起。底鼓所导致的巷道断面缩小,阻碍运输和行人、妨碍矿井通风,严重制约着煤矿的安全生产。一、现状分析     

“矿山灾害预防与控制”研究专栏征稿

<正>征稿范围:矿山岩层控制煤炭科学开采理论、方法与技术采动岩体力学安全监测监控与信息化资源规划与绿色开采井下充填开采矿井瓦斯与火灾治理现代化矿井生产技术矿山震动与冲击地压瓦斯的抽采与利用欢迎相关领域专家学者和工程技术人员踊跃投稿,来稿请注明"矿山灾害预防与控制"专栏。稿件通过专家评审后优先发表,优稿优酬。     

“矿山灾害预防与控制”研究专栏征稿

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胡家河矿回采巷道变形及超前应力分布规律

受综放工作面开采影响,回采巷道的围岩变形破坏规律与超前支承应力影响范围既是巷道支护设计与优化的重要参考,又是矿井冲击地压防治与预测的前提。以彬长矿区胡家河煤矿402102综放工作面泄水巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,分析煤层巷道受开采扰动影响造成的围岩变形破坏情况,揭示回采巷道超前支承应力峰值影响范围及超前支承应力影响范围。结果表明：泄水巷超前采动影响范围为工作面前方90 m范围内,且高层位岩层的位移要大于低层位岩层的位移;在一次采动影响阶段,泄水巷顶底板塑性区范围为1.25 m,两帮塑性区范围为1.0 m;泄水巷超前支承应力峰值影响范围实测值10 m,理论值11.4 m,模拟值12 m;泄水巷超前支承应力影响整体范围实测值100 m,理论值103.03 m,模拟值108 m。研究结果验证了理论模型的准确性与数值模拟方法的可靠性,为矿井同等地质条件放顶煤工作面的回采巷道支护优化、冲击地压防治提供重要参考。     

矿井热环境空调降温技术研究

随着矿业经济和开采技术的发展,深井开采已经成为一个趋势。矿井热环境工程的技术要求越来越高,采用一般的矿井降温措施,不能有效地解决采掘工作面的高温问题。本文从矿井空调系统设计的基本原理来研究矿井热环境降温的方法,对目前应用普遍的机械制冷水降温和人工制冰冷却两种空调系统进行分析研究。     

注超临界CO_2开采高温废弃气藏地热机制与采热能力分析

高温废弃气藏具有巨大的地热开采潜力。在对比分析超临界CO2和常规携热介质水的热物性基础上,提出注超临界CO2开采高温废弃气藏地热的方法。利用数值模拟方法对CO2在高温废弃气藏中的采热能力及影响因素进行评估。结果表明,由于CO2具有很高的可注性和流动性,超临界CO2的采热速率可达到水的1.5倍;利用CO2循环开采高温气藏地热,不仅可以实现高效地热开发,还可以实现CO2地质埋存;对废弃气藏而言,可以充分利用现有井网和地面设施,减少初期资本投入,实现高温废弃气藏地热的有效和经济开发,进一步提高气藏的利用价值,延长其经济寿命。     

“矿山灾害预防与控制”研究专栏征稿

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缓倾斜煤层群上行开采的研究

本文在相似材料模拟实验,有限元计算和生产实践基础上,研究了缓倾斜煤层群上行开采岩层运动发展规律和支承压力分布规律,通过分析和比较得出:上行开采的岩层运动特征和支承压力分布特征对采场围岩的平衡和稳定、顶板管理和控制、巷道布置和维护、支架——围岩关系、工作面和巷道保护都极为有利;是一种既安全又经济的开采方法。     

面向成本的中深层地热储群井采灌优化布局研究

回灌是水热型地热资源开发的必由之路。但是,回灌冷水可能会引起热突破,致使开采井水温降低,热田寿命缩短。为此,需要对热田区开采井与回灌井进行合理布局,以实现地热资源可持续开发利用。本文基于地热系统数值模拟平台（OpenGeoSys）,采用面向成本的地热田采灌井布局优化方法,充分考虑热田地热地质特征、水文地质特征以及生产的实际需求,输出给定采灌情景下的热储温度与压力的变化,并利用成本核算模型,综合考虑热储压力和温度变化所产生的附加成本,以成本最低为优化目标,给出最优采灌模式。本文以牛驼镇地热田为例,对比了雄县地区群井开采背景下,对井采灌与集中采灌的经济成本。结果表明,对井采灌模式下,热田中心热储压力下降较小,但温度下降较大;集中采灌模式下,热田中心热储压力相对较大,温度下降相对较小。对其进行成本核算表明,在50年的开发寿命以内,采用对井模式产生的成本为1.4×10⁸元,采用集中采灌模式则为6×10⁷元,优于对井采灌模式。本文所采用的优化算法,适用性广,有助于地热田的可持续开发利用。     

“矿山灾害预防与控制”研究专栏征稿

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综采工作面风巷沿空留巷技术实践

综采工作面两侧回采巷道,长期以来一直沿用留设煤柱的方法维护。伴随着煤层赋存状况由简单变复杂,工作面接替、瓦斯治理、沿空掘巷支护等问题日显突出,工作面及矿井生产能力的发挥受到制约。因此探索新的采场布局方式和开采方法,高效开采,建立现代矿井开采的集约化开采模式及矿井技术经济一体化的迫切需要。朱庄煤矿沿空留巷试验巷道选定Ⅱ646一、试验工作面概况     

冀中坳陷雄县地热开采区地热资源的成因机制

雄县地热开采区是雄安新区地热资源赋存条件最好的地区之一,蕴藏着丰富的中低温地热资源。但是随着开采强度的增加,研究地热田的成因机制显得日益重要,是后期地热田资源评价工作和布置地热开采方案的重要依据。在结合前人研究成果的基础上,应用环境同位素研究地热储层流体的补给来源和热水年龄,并结合地热流体的水化学特征,初步分析了各热储层之间的联系程度和径流关系。研究表明,雄县的地热流体主要来自古大气降水,大部分是在长期的径流过程中由地热升温形成。雄县地热流体的年龄为31～36 ka。在自然条件下,新近纪地热流体与上层含水层之间的水力联系较弱,不同时期热储的地热流体之间的水力联系也较弱。通过分析雄县地热开采区地热地质构造背景、热储特征及地热形成机理,建立了热储的三维地质模型和数学数值模型,对区域内地热资源的开采和回灌进行了水热耦合模拟,计算结果与热储温度测量数据和抽水试验数据拟合较好,在得到验证模型的基础上,通过在研究区内合理井距和采灌量的最优设计,评价了研究区的地热资源储量。当开采量为120 m³/h、井距为450 m时,满足100 a内开采井水温下降小于2℃的评价标准下,年可开...