煤-热共采模式下矿井地热水开采及智能调度技术研究

为响应我国“碳达峰、碳中和”战略目标,实现能源绿色清洁转型,开发深部矿井地热资源具有重要意义。以平煤十矿为背景,利用热储体积法,评价了矿区地热水开发潜力,结果显示矿区地热水蕴藏热能7.63×10¹⁷ J,折合标煤26.1 Mt,动态地热流体可采量折合标煤1.01 Mt/a,具有较高开发潜力。基于此,在煤-热共采理论及框架的基础上,提出了矿井地热水开采方法,并提出了一种基于地面热负荷的地热水开采智能调度技术。通过计算矿区热负荷,设计了矿井地热水开采方案,并进行了现场工业性实验。实验结果表明,开发利用矿井地热水可满足平煤十矿矿区17万m²的冬季供暖及7 000余名职工日常洗浴,同时可减少燃煤约10 327 t/a,折合CO₂排放量2.69×10⁴ t/a,为企业带来693.8万元的经济效益。因此,深部矿井地热水开采具有良好的安全效益、经济效益、社会效益与环境效益,可为我国“双碳”目标的实现贡献力量。     

可液化地层中盾构施工诱发振动影响的数值模拟研究

以太原市地铁2号线人民南路站～化章街站区间可液化地层盾构施工过程中遇到地表沉降超限问题为例，采用FLAC^3D有限差分软件，进行盾构隧道施工过程模拟，在开挖面水平方向模拟盾构施工振动的正弦速度边界，进行动力响应分析，分析孔压比、超静孔隙水压力、加速度时程曲线。分析结果表明：盾构机掘进太原市复合地层在隧道上覆黏质粉土及粉细砂层中形成一定液化区域，上覆土层中开挖面前方液化区域面积明显大于开挖面后方液化面积；盾构隧道轴线对应地表沉降最大值达60mm,与现场实测值相同，最大沉降发生在开挖面前方1m处；超静孔隙水压力在液化土层中形成一旋涡区，漩涡中心靠近液化层底部，位于开挖面前方，超静孔隙水压力在漩涡区中心最大，向四周扩散逐渐减小。本文的研究成果对盾构在可液化地层中的施工有一定参考价值。