2017研究进展—矿井热害防治及深部资源开发理论

发布者:张源发布时间:2018-04-04浏览次数:138

在矿井热害防治及深部资源开发理论方面,基于煤矿绿色开采及资源高效利用理念,提出了裂隙岩体传热结构及理论模型,建立了深部矿井煤热共采的理论与技术框架,开展了深层干热岩开采原理及相关理论的研究,并取得初步研究成果。

1)建立了深部矿井煤热共采的理论与技术框架

在分析总结我国高地温矿井的类型及其成因基础上,基于绿色开采及资源高效利用理念,提出了深部矿井煤-热共采的概念,从工程背景、科学问题、关键技术和工程实践等方面阐述了煤-热共采的基本理论与技术框架。探讨了煤-热共采的科学问题,包括煤系储层的地质力学问题,高地温矿井热源分析及深部地温分布规律,矿山地热资源的技术经济评价方法,煤-热共采的多场耦合及其演化规律等问题。分析了煤-热共采的关键技术,包括共采工艺、井下钻井与成井工艺、井下抽采与回灌技术、高效能热泵技术、高效能集输与间接换热技术、动态监测和智能调峰技术等。

2)开展了深层干热岩开采原理及相关理论的研究

(1)开发了岩石实时高温力学性质测试仪器,开展了高温岩石温压耦合损伤破坏研究;(2)揭示了干热岩热储花岗岩体热破裂宏细观裂纹起裂、扩展与连通的发展演化规律,发现了花岗岩热破裂呈间断性、多期性和多峰性变化,渗透率变化具有多峰性且300℃是渗透率突变的临界温度;(3)揭示了高温三维静水压力下花岗岩体变形破坏规律,发现了500℃5000m是花岗岩体中钻孔变形失稳的临界条件;(4)揭示了高温高压下花岗岩冲击破岩、切削破岩及冲击切削复合破岩机理,发现了高效率破岩方式适用的温度条件,即:低于150℃冲击破岩、150-300℃冲击切削复合破岩、高于300℃切削破岩,发现了4000m静水压力下,钻井过程中花岗岩体 300℃出现明显的加速蠕变,500℃产生蠕变破坏。

研究成果获2016年度山西省自然科学二等奖(201711月公布)1项,发表学术论文8篇,获国家发明专利3项。