金属矿山深井湿热治理及地热资源循环利用一体化研究

A lot of geothermic water gush out during the process of many metal mining, which may cause high temperature and high humidity conditions in the underground. The loss of groundwater also jeopardizes the geological structure of mines, and can be potential safety problems in mines. Meanwhile, as a kind of secondary resources of mining, geothermic water is not only a kind of water resources but also a kind of clean geothermal resources, which is extremely valuable. .Taking Qingdao Jiudian Gold Mine as a base for experiment, the research combines theoretical analysis with experiment on the basis of prophase research practice, analyzes the hot rock fracture in deep wells, seepage and the impact of heat transfer on underground environment, deals with the hot&humid problems and does comprehensive research on heat extraction，in the three dimensional temperature field conditions, research establishes a 3 d nonlinear multi-fields coupling mathematics model of heat emission of deep well surrounding rock ,airflow and fractures seepage and then solves it, builds the prediction model of the deep metal mining temperature under complex geological conditions, determines the thermal load in the underground working face by using the analysis algorithm and numerical simulation. according to the results of the study, optimizes the solution scheme of hot&humid conditions of underground, conducts research on the mechanism of heat harm recycling. Take the underground geothermic water as medium, and establishes a recycling mode that mainly uses geothermal energy to promote the biogas biomass energy. The research aims at providing a possible direction for metal mines disaster management and synchronously secondary resources recycling.

众多金属矿山开采过程有大量地热水涌出，造成井下高温高湿的恶劣环境，地下水的流失也严重破坏了矿山地质构造，成为矿山安全隐患。同时地热水作为矿山二次资源，既是水资源，又是清洁的地热资源，极具利用价值。.课题以青岛旧店金矿为实验基地，在前期科研实践的基础上，采用理论分析和实验相结合的方法，分析深井热岩体裂隙、渗流和传热现象对井下环境的影响，进行湿热治理和热能提取综合研究，在三维温度场条件下，建立深井围岩放热、风流、裂隙渗流三维非线性多场耦合数学模型并进行求解，构建复杂地质条件下金属矿山深部开采地温预测模型，利用反分析算法和数值模拟确定井下工作面热荷载，根据上述研究结果，优化井下湿热治理方案，同时进行矿山热害资源化机理研究，以井下地热水为介质，建立以地热能促进沼气生物质能为主的热能循环利用模式。课题的研究旨在为我国金属矿山灾害治理和二次资源循环利用同步进行提供一个可能的方向。

众多金属矿山开采过程中有大量地热水涌出，造成井下高温高湿的恶劣环境，地下水的流失也严重破坏了矿山地质构造，成为矿山安全隐患。同时地热水作为矿山二次资源，既是水资源，又是清洁的地热资源，极具利用价值。 . 课题以旧店金矿为实验基地，在前期科研实践的基础上，采用理析论分和实验相结合的方法，分析深井热岩体裂隙、渗流和传热现象对井下环境的影响，建立了井下岩体裂隙变形与渗流关系系列模型，在此基础上建立了热岩裂隙控制模型。根据传热学原理建立传导型温度场和传导-对流型温度场两类地温场的深部温度推算模型。分析深井围岩岩壁和风流之间多场耦合关系，假设巷道模型，模拟风流在巷道中与岩壁的湿热交换规律，建立风流在巷道中流动的温度预测模型，并通过实际矿山实验进行模型验证，根据上述研究结果，优化井下湿热治理方案。以旧店金矿为例，利用现有条件，设计了矿井水回灌方案，进行回灌实验，结果表明，典型矿区进行加压回灌能达到对地下水位的一定控制，ASR回灌不仅达到了地热资源和水资源的循环利用，同时也补充了地下水的流失，避免了因地下水流失造成的地面下降，海水入侵等地质灾害的发生。提出了矿山地热水开发利用的新方法，建立了以矿山地热能促进沼气池生物质能为主的矿山二次资源循环利用模式，并进行经济分析。课题的研究旨在为我国金属矿山灾害治理和二次资源循环利用同步进行提供一个可能的方向。