矿井通风热湿提取与资源化利用方法

矿井热湿风流中储存有大量低位热能和水汽,导致井下工作环境恶劣,乏风直排造成了大量资源浪费。因此,矿井通风热湿提取与资源化利用是解决深井热害和矿井低碳转型发展的重要途径之一。受地面大气状态参数和井下热湿源的影响,井巷热湿风流参数随时间变化,实时掌握井巷热湿风流转变特征是精准提取矿井风流中低位热能的关键。本文基于热湿风网实时解算,确定了矿井关键热湿节点分布规律及变化特征;建立了冷凝热湿提取计算模型,研发了热湿风流低位冷凝余热提用技术,形成了制冷–除湿联合的低位热能原位利用系统;提出了矿井乏风集中式和关键节点分布式热湿提取与资源化利用方法,并对提热收水效果进行了实例分析,为矿井低位热能提取利用和热害治理提供了理论基础和建设思路。      

深井开采矿山人工制冷技术综述

深井开采矿山随着开采深度的不断加深单凭自然通风降温有时已经不能满足通风降温的需要,为此人们把常规的空调技术发展应用到深井开采当中而出现了矿井空调系统.介绍了井下集中空调系统、地面集中空调系统、井上下联合空调系统和井下分散局部空调系统以及以水为载冷剂的矿井空调和以冰为载冷剂的矿井空调等.提出地面集中制冷站矿井空调系统是深...     

局部制冷降温技术在三山岛金矿深部巷道掘进中的应用

针对三山岛金矿深部-1140 m水平巷道掘进通风不畅导致的高温热害现象,结合井下生产情况,充分利用现有条件,通过计算局部制冷降温系统所需冷负荷,并综合考虑制冷机组、散热装置相对位置(井下-1140 m水平)及冷凝热排放途径(水仓低温涌水)等,设计出适合于井下-1140 m水平生产、通风条件的井下集中式制冷降温,井下水仓涌水排放冷凝热的人工制冷降温方案并进行了试运行。试运行期间,周围环境温度降至32℃左右,作业环境温度得到明显改善。局部制冷降温技术为矿山深部开采集中式制冷降温系统的远景规划提供了工程经验,也为类似工程提供了参考。     

矿山深部开采地温测定及高温热环境分析

以矿山初显的高温热害问题为研究对象，开展了矿井深部开采区域原始岩温与热环境现场测试与分析。研究结果表明：矿山中深部开采-580 m区域岩层、-650 m和-730 m地层原始岩温分别为31℃、32.5℃和34.7℃,地层平均地温梯度2.45℃/100 m。采掘工作面主要热源为围岩散热和机电设备散热，分别占46%和24%;提出了以总巷道长度绝对散热量指标和单位巷道长度相对散热量指标衡量井下热源分布与热害程度新思路。研究结果可以为类似矿井高温热害评估及后续降温工程措施实施提供参考。     

旧店金矿井下通风降温治理技术研究

随着金属矿山开采深度的增加,矿井高温热害问题会越来越严重,导致温度变化的主要因素是井下热源。针对旧店金矿深部开采大量热水涌出,致使作业面高温的状况,提出并实施了矿井通风降温治理井下热害的技术方案。同时介绍了矿山风量、通风阻力的计算及井下风机的选择。井下通风降温治理技术的实施,改善了井下高温和风流紊乱问题,收到了很好的应用效果。     

高温矿井作业区域共性分析与降温技术探讨

矿产属于不可再生资源,随着经济发展,矿石的开采在不断地向地下深部延伸,随之热害也越来越严重。为有效解决深井高温热害难题及促进深部高温矿井降温技术的发展,文章对现阶段深井热害产生的来源及降温技术进行深入分析,总结和归纳现阶段井下热害的主要原因、井下热害的主要防治技术方法等。为存在深井高温热害的矿山提供技术支持,解决井下的高温难题,创造良好的通风作业条件。     

矿井高温掘进巷道降温技术研究及应用

矿井高温影响作业人员健康、降低劳动效率、损坏作业器械。该文分析了矿井掘进时的热源及热害,并对现有的掘进面降温技术原理、适用环境、需解决的关键问题进行分析。非机械降温技术适用于浅层矿井降温; 隔热、个体防护等降温技术在深部高温矿井有较好的应用前景; 在矿井空调降温技术中,水制冷、制冰制冷等降温技术在未来会有更广泛的应用,以地热、热涌水、电站余热等为制冷动力的节能减排制冷空调技术是矿井降温技术研究主要的趋势。针对某硫铁矿的高温掘进问题,采用矿井空压式制冷空调系统和双层隔热风筒,及时排除掘进面的地热水,使得掘进作业区风流最高温度（干球）由34.7 ℃降至26 ℃。      

金属矿山深井热害产生原因及其治理措施

随着金属矿山开采深度的增加,矿井高温热害问题会越来越严重,导致井下空气温度变化的主要因素是地热、空气压缩热、爆热和氧化反应热.文中分析了金属矿山井下热源及其危害,介绍了井下热量计算方法,提出利用矿井通风技术治理井下热害的措施.     

胶东地区矿产与地热资源共采可行性浅析

地热作为一种清洁环保的绿色能源，其有效利用是我国实现双碳目标的重要方向之一。但在矿产资源开采，尤其是地下矿山向深部开发过程中，由于受地温梯度影响，导致矿井温度过高，成为制约矿山生产的重要因素，为维持正常生产，矿山多采取加强通风或人工降温的方式进行处理。如何在矿山开发过程中将地热资源变害为宝，实现资源开发利用的双赢，是值得探讨的难题。胶东是我国最大的黄金生产基地，也是我国东部地热资源最为丰富的地区之一。该区地热和矿产资源具有相似的动力来源和运输通道，使二者在空间分布上具有高度重合性，诸多大型矿山不仅矿产资源储量大，地热资源也相当丰富，是最有望实现地热与矿产资源共采的地区。在分析胶东地区地热和矿产资源分布成因的基础上，梳理了我国低温地热资源利用的现状，认为胶东地区金矿资源埋藏和开采深度较大，建议对三山岛、金青顶、新城、玲珑金矿等利用相对成熟的低温地热供暖技术，治理矿山热害的同时实现矿产与地热资源的共采。      

深井开采大型黄金矿山制冷降温系统优选

某拟建大型黄金矿山矿体赋存深度为1 400 m时岩温高达42. 63℃,热害较为严重,拟采用多级机站通风系统。为解决深部开采高温热害的问题,提出了地面集中式风冷降温系统和井下集中式水冷降温系统方案。详细介绍了2种制冷降温系统的冷负荷计算过程,设备配置及装机功率,并比较了2种方案的优缺点,最终选择井下集中式水冷降温系统。采用该方案可结合按需通风系统,根据采掘需求开启空冷器并控制冷量输出,能达到节能降耗的目的。     

基于矿?热共采的深部高温岩层地下巷道硐室建造技术思考

我国矿产开采逐渐向深部发展,深部矿产和地热能共采是保障深部资源持续利用的重要手段。深部巷道硐室的建造面临诸多新的挑战与技术难题,高温、高地应力是深部岩层的两大特点。矿?热共采模式的发展需首要寻找到应对这两大难题的技术方案。在分析深部高温岩层巷道硐室建造的战略地位及意义的基础之上,针对深部巷道硐室建造中面临的热害问题、围岩稳定性控制问题总结介绍了现有的技术手段,说明了其在矿?热共采模式下深部巷道硐室建造中面临的不足之处,给出了未来的发展方向。矿?热共采模式下深部巷道硐室的建造应着重解决高温、高压下岩石基本物理力学特性不清晰、围岩稳定性控制技术落后的问题,形成地质精细勘察?优选围岩降温及稳定性控制技术?巷道硐室全寿命风险监控的技术体系。      

我国深部高温地层井巷建设发展路径与关键技术分析

深部矿产与地热资源共采战略为实现“矿?热”经济有效开发和实现双赢提供了有效途径,深部高温地层井巷建设技术是“矿?热共采”战略安全高效实施的重要支撑和保障。分析了深部“矿?热共采”战略对井巷建设技术需求的必要性和迫切性,梳理了矿山井巷建设技术现状和存在的不足,阐述了矿山井巷智能化建设方面的研究进展与发展路径;剖析了深部高温地层井巷建设面临的难题与挑战,提出了深部高温地层井巷工程建造技术发展的三大优先发展任务:1）深部高温地层井巷建设地质保障系统;2）深部高温地层井巷建设模式与规划;3）深部高温地层井巷建设成套技术与装备。结合三大优先发展任务,凝练出8项基础理论与关键技术的发展方向:地层原位探识与透明化重构、高温地层井巷建设工艺适宜性、高温地层非爆破破岩、深井连续提升、深部不良地层改性与围岩长期稳定性控制、深井热害治理、井巷装备智能感知、井巷掘进装备智能控制。基于以上内容,初步构建了深部高温地层井巷建设基础理论与技术研究体系,以期为深部资源开采清洁化和地热清洁能源规模化发展提供参考。      

深部矿山地热与煤炭资源协同开发技术体系研究

深部煤炭资源开采已势在必行,但随着开采深度的增加,伴生着热能的释放,该热能作为地热资源的重要组成部分,是一种不受环境因素影响的可再生清洁能源。深部矿井开采带来的丰富地热可作为共生资源进行开采利用。基于此,本文总结了深部矿井地热资源的发展潜力以及地热与煤炭资源开采的现状,论述了深部矿井地热开发的必要性和可行性,创新了地热与煤炭资源协同开发的思路,阐述了矿山地热与煤炭资源协同开发的内涵与科学问题,围绕深部矿山岩热和水热资源开发这一主题,利用煤炭资源开采的采后空间及生产系统,提出了充填埋管采热、采空区储水采热、采动区封闭采热及深部原位钻井采热4种采热方法,探讨了深部矿山地热探测评价、深部大空间煤基固废吸热功能材料、多场环境下采场岩层移动特征及其控制、低品位热能的高效传输及阶梯利用和协同开发系统智能监测等技术的研究重点与难点。研究成果将为中国深部矿山地热与煤炭资源的协同开发提供技术支撑,为深部矿井资源系统开发提供理论与实践参考,促进我国深部矿井绿色矿山建设与多元经济型发展。      

矿产与地热资源共采模式研究现状及展望

地热能作为一种绿色清洁且储量巨大的可再生能源,在降低矿产资源深部开采成本方面具有显著优势和发展潜力。充分利用深部岩体中蕴藏的地热能,不仅可以有效缓解矿产资源开采中的热害难题,而且有利于促进我国能源产业的绿色低碳和可持续发展。在梳理当前可能伴生有地热资源的矿产资源基础上,对现有的矿?热资源共采技术进行了回顾和总结,分析展望了未来矿?热资源共采的新模式,介绍了基于卤水循环系统的矿?热资源共采、基于开挖技术的矿?热资源共采、基于充填采矿法的矿?热资源共采、基于溶浸采矿法的矿?热资源共采和基于废弃矿井再利用的矿?热资源共采等技术方案,同时指出了矿?热资源共采所面临的主要挑战,包括加强矿?热共同赋存区勘探、发展深部高温坚硬岩层破岩与掘进技术、加强深部多场耦合环境岩石力学理论与试验研究、建立矿?热资源共采热能分级利用体系。相关研究成果旨在释放矿产资源开采中的地热能发展潜力并促进地热资源的规模化利用,可为我国深部矿产资源开采和地热资源开发提供有益的参考和借鉴。开展矿产与地热资源共采战略研究,有望为推进我国深部资源开发和实现“碳达峰、碳中和”的双碳目标提供一条有效途径。      

近距离煤层工作面煤柱合理留设与巷道围岩控制技术

为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷道围岩控制技术进行了深入研究。研究结果表明:(1)煤柱在预留煤柱时期、区段煤柱时期、保护煤柱时期、孤岛煤柱时期四个阶段过程中,煤柱破坏范围逐渐增大;煤柱弹性核占比均随煤柱宽度的增加而增加,本煤层回采巷道随煤柱宽度的增加从非对称性破坏逐渐演化为对称性破坏。煤柱破坏宽度与煤层倾角、黏聚力、煤柱宽度、内摩擦角和泊松比等因素成反比关系,只与埋深成正比关系。(2)随着煤柱宽度增大,煤柱底板破坏宽度与深度会发生变化,且底板破坏集中在煤柱边缘侧,煤柱正下方底板破坏区域较小。(3)煤柱应力集中作用致底板下方最大主应力发生偏转,底板任意一点与煤柱中心线的距离越大,最大主应力偏转角度越小;随着11号煤层巷道与煤柱边缘距离的增大,巷道围岩塑性区由倾斜的“X”形分布转变为倾斜的“8”形分布,再转化为倾斜的“O”形分布,最终转化为椭圆形分布;离煤柱距离较近时,巷道往往出现非对称性破坏,支护也要采取非对称支护形式。      

深部软岩巷道支护方案数值模拟研究

为确定某煤矿安全生产的巷道支护方案,以其601综采工作面顺槽开挖为背景,利用FLAC2D数值软件模拟,并对比分析了有无预应力桁架两种支护方案下巷道围岩的位移.应力和塑性区分布状态. 结果表明:采用原支护方案时,巷道顶板.两肩角及两帮等多处出现应力集中,塑性区域较大,并且巷道的变形量大,两帮的变形位移高达1 m;采用预应力桁架支护时,巷道顶板应力分布状况良好,只有两肩角及两帮深处岩体出现了应力集中,但塑性区域明显减小,巷道变形有较大改善,两帮变形位移降至0.0106 m,深部软岩巷道的损伤变形降低显著,在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的方法.      

地表超高渣堆对井下巷道稳定性的影响研究

The continuous growth of the height of the coal mine surface slag heap will make the stress size and distribution characteristics of the surrounding rock of the underground roadway under it change significantly, which will seriously lead to large deformation or damage of the roadway, and affect the safe and efficient production of the mine. Based on the geological occurrence conditions of coal strata, mining production and the actual situation of surface super-high slag pile in Wuhushan Coal Mine, a threedimensional model of surface slag pile and underground mining face in Wuhushan Coal Mine is established. The characteristic parameters of roadway surrounding rock stress peak value and location, mining influence range under different slag pile heights have been simulated and calculated, and then the influence law of different slag pile height on roadway stability is analyzed. Combined with the measured data of roadway deformation, the safety critical height of the surface slag pile is initially determined. The research results have important reference value for the safe and efficient production of similar mines.