矿山地热防控与利用研究进展

从矿山地热致灾形式、热害控制技术、热能利用方法3个方面,对相关文献进行归纳,总结已有研究成果。结果表明,矿山地热的致灾形式有加剧煤岩体性质劣化、诱发支护结构失效和导致高温高湿环境三类,具体包括加剧围岩变形破坏、诱发吸附瓦斯溢出、降低锚杆锚固强度、加剧锚护材料腐蚀、损害工人身心健康、降低工人工作效率和增加机械设备故障率七方面。热害控制技术有非人工降温技术和人工降温技术两种,其中非人工降温技术分为热源控制技术、热湿环境调控技术和个体防护技术3类;根据制冷工质不同,可以将人工制冷降温系统分成气冷式、冰冷式和水冷式3大类,包括压缩空气制冷降温、冰制冷降温、地面集中制冷降温、地面排热井下集中降温、回风排热井下集中降温、地面热电联产制冷降温和热害资源化利用等制冷系统。通过提取矿井水和矿井回风中的余热用于矿区井口防冻、洗浴供暖和建筑物供暖,是目前矿山地热利用的主要方法。而直接提取巷道围岩热能的同时实现矿井降温是近年来的研究热点,也是矿山地热直接利用的关键;将地埋管换热器布置在采空区充填材料或巷道围岩内提取围岩热能、实现矿区多种清洁能源协同利用是未来矿山地热利用的发展方向之一。      

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.     

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。     

矿山智能供风监测系统在大尹格庄金矿的应用

针对大尹格庄金矿供风系统人工巡检工作量大、管路破损发现不及时、管理数据不可见等问题,在供风网络关键节点加设传感器,获取风压、流速、流量等供风参数,在井下布置以太环网及无线覆盖网络,实现监测数据的实时上传,基于物联网和大数据分析技术,构建矿井智能供风监测系统.通过实时在线监测、历史数据查询、供风能耗分析、泄漏检测等多重手...     

二道沟矿深井开采热环境研究

二道沟矿井下作业面最高温度已超过30℃,深井高温热害已成为制约矿山安全高效开采和深部资源综合开发利用的重大技术难题之一。深井开采热环境研究是深井开采热害治理的基础,通过井下微气候参数测试、作业人员工作环境主观感受调查、高温采场热力分析及矿井通风系统热模拟等研究手段与方法,对该矿井下热环境及其变化规律进行了深入的分析,为矿山下一步的深井开采热害综合治理研究提供了技术保障。     

基于Ventsim的深井采矿热环境分析

应用计算机仿真技术研究深井采矿热环境问题有着重要的意义。根据矿井通风系统中的热参数,应用Ventsim三维仿真系统,分析研究井下热环境状况,判断井下热害产生的趋势,以矿井通风理论为基础提出井下降温方案,为地下矿深部开采通风安全提供科学和技术支持。这一方法在某黄金矿深部采矿通风系统优化中得以应用,提出了有效的通风降温方案,说明Ventsim软件在矿井通风系统分析方面具有很好的科学性和实用性。     

某金属矿山深井热害防治研究

以国内某铜矿深部矿井热害防治为研究实例,阐述了金属矿山高温矿井热源调查的主要内容,通过对矿井内高温环境主要参数的测定与分析,掌握矿井内存在高温现象的主要原因。根据对矿井通风系统调查的实际情况,采用Ventsim软件建立矿井通风系统三维仿真模型,对矿井通风系统进行风流模拟和热模拟,真实地反映井下通风和高温环境的现状。在此基础上,拟定了该矿山深井热害的治理方案,然后进一步使用Ventsim软件反复模拟与优化,确定最佳的实施方案。     

矿井乏风瓦斯治理利用现状与发展

矿井乏风瓦斯既是一种清洁能源又是一种温室气体,但由于其浓度很低导致治理难度很大。文章综述了目前乏风瓦斯的治理利用现状,并指出了今后乏风瓦斯综合利用的发展方向。     

大型焦炉能量流研究

研究了大型焦炉的能量流,重点分析大型焦炉的高效率能量转换、加热焦炉用煤气热能的节约、焦炉煤气由燃料化利用向资源化利用的提升、焦炉支出热的回收和高效利用;充分论述大型干熄焦装置宜采用高温高压锅炉。     

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。     

基于Ventsim的深井线性热源对有效通风量的影响分析

随着矿产资源开采深度的日益增加,深井通风因其通风网络规模大、环境复杂等,面临着成本及能耗高的问题。考虑到深井高温环境具有大量且便利的热能,基于对深井温差能可利用性的理论分析,通过在回风井深部设置线性热源,运用Ventsim数值模拟的方法,研究了线性热源作用下温差能对矿井有效通风量的影响。结果表明：在矿井巷道干球温度处于25~48 ℃的范围内,线性热源的温度提升与矿井有效风量的提高呈正相关,且回风井内二者呈近似线性相关,但对于矿井底部风量基础值较小的水平巷道,回风井内线性热源对其有效风量的提升不明显;在线性热源作用下,不同的温度递增设置方案对于有效风量的提升也有一定影响,在线性热源温差范围相同的情况下,对温差间隔进行小幅度、多区间的合理设置,有利于提高温差能的利用率。     

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。      

高温深井通风降温技术的适用条件研究

随着矿山开采深度的不断增加,“三高一扰动”恶劣开采环境问题日益突出,给矿井通风降温工作带来极大困难。对于深井矿山,仅采用通风降温难以满足深部开采的需要,系统研究高温深井矿山通风降温技术的适用性问题,对矿山深部开采具有重要的理论意义和工程适用价值。首先从热力学角度,揭示风流在通风线路中的热交换规律;其次利用差分法原理计算深井筒风流温度,并依此推导出巷道和回采工作面风流温度变化趋势;然后结合采场安全生产允许温度进行反推,最终获取通风降温条件下的可采极限深度计算公式,并选取广西铜坑矿锌多金属矿体作为工程应用试验区进行论证分析。结果表明：基于风流的热交换模型可以推导出风流在井筒、巷道及工作面的温度计算公式,该公式与低温梯度、风流流经路径长度有关;假定工作面温度达到安全开采允许最高温度,可反推出该条件下矿山可采极限深度和巷道通风极限长度（仅采用通风降温措施时）;基于铜坑矿区锌多金属矿的实际条件,代入相关数据,验证计算所得极限开采深度符合实际,即所推导公式是可行的。     

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。      

矿用空气幕控制风流流动技术研究

分析了国内外矿井风流控制技术及矿用空气幕的研究进展,介绍了矿用空气幕的几种布置形式,阐述了多功能矿用空气幕在控制风流反向、控制风流循环、控制风流短路、增加或减少巷道风量等方面的作用及效果。应用结果表明,矿用空气幕安装在巷道侧壁的硐室内,不仅能有效控制矿井风流的流动,而且不影响运输巷道内的行车和行人,在地采矿山具有广阔的推广应用前景。     

矿井风流温度的近似计算

本文根据井下风流温度主要受到围岩散热,高度变化和含湿量变化影响的假设,导出一井下风流温度的近似计算方法。该方法经实例计算和与其他方法比较表明,具有计算过程简单、收敛速度较快和计算结果准确的优点。无论是在新设计矿井和生产矿井的风流温度计算中均可应用。