唐口煤矿深部地热资源利用研究

【摘要】：地热资源是一种绿色清洁能源,在地壳中蕴藏量巨大。全球在地下5000m以浅的地热资源量约为4948万亿吨标准煤,已成为世界各国争相开采的新能源。在地下矿山中,矿山岩体和矿井系统中的地热资源具有可观的开发价值。在我国中东部的部分矿井,浅层资源逐步开采殆尽,煤矿开采逐渐转向深部,矿井热害严重。如何将深部矿井热害防治同地热利用有机结合,是值得研究的课题。唐口煤矿是济宁淄博矿业集团主力矿井,矿井采深超过1000米,井下原岩温度超过30℃,地热现象明显。本文以唐口煤矿深部地热资源为研究对象,通过现场调研,资料收集,理论研究和数值模拟等手段,对唐口矿区地热资源概况和开采方式进行了探索。主要成果如下:(1)收集和整理了唐口煤矿地层岩性、水文地质、地质构造和矿井热害情况资料,分析了相关资料中矿区地温钻孔资料,对矿区地温特征进行了分析,总结唐口矿区热状况的原因。(2)根据相关资料和现场调研情况,初步圈定了唐口矿区热储资源的范围,面积,储层的厚度等,确定了唐口矿区奥陶系储层的地热特征参数,以此为依据,建立了唐口矿区热储概念模型。使用数值方法模拟了以对井形式开采地热资源的情况,得出对井生产循环情况下的储层温度场变化特征,模拟了不同抽采循环速度下的生产情况和系统出力情况。(3)概算了唐口矿区奥陶系储层区域的地热资源量,通过矿井先期的水文地质钻孔,分析了储层地热水的水质特征,对地热水矿化度、酸碱性,水化学类型、腐蚀性和结垢情况等进行了分析。采用热储法,计算确定了唐口矿区奥陶系储层百年间的允许开采量,可以满足的开采速度,日最大开采量等。(4)对矿区的各种可利用的余热负荷资源进行了统计,计算了余热资源日可回收能量,折合的日可回收功率,提出了矿山煤热共采的构想。对矿区不同品位的热源,矿井水、深部地热水、生活区用水、矿井乏风等提出了综合利用方案。对矿山地热综合利用方案的经济、环境影响以及社会影响进行了综合评价。